(57)【要約】【課題】本発明の課題は、水と冷媒とを効率よく熱交換させることができ、かつ、製造が容易な水熱交換器を提供することにある。【解決手段】本発明の水熱交換器２２，５２は、冷媒と水とを熱交換させる水熱交換器２２，５２であって、一対の冷媒管２２ａ，５２ａと、水管２２ｂ，５２ｂとを備える。一対の冷媒管２２ａは、冷媒が流通可能な複数の冷媒流路孔４７を有する多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂ，７１Ａ，７１Ｂにより構成される。水管２２ｂ，５２ｂは、少穴扁平管４２，８２，９２により構成される。少穴扁平管４２，８２，９２は、水が流通可能であって、冷媒管が有する冷媒流路孔４７の数よりも少ない数の水流路孔４８を有する。そして、一対の冷媒管２２ａ，５２ａと水管２２ｂ，５２ｂとは、断面長辺側の側面同士が密着している。さらに、水管２２ｂ，５２ｂは、一対の冷媒管２２ａ，５２ａに挟まれている。【選択図】図５
2010190564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒と水とを熱交換させる水熱交換器（２２，５２）であって、
前記冷媒が流通可能な複数の冷媒流路孔（４７）を有する多穴扁平管（４１Ａ，４１Ｂ，７１Ａ，７１Ｂ）により構成される一対の冷媒管（２２ａ，５２ａ）と、
前記水が流通可能であって、前記冷媒管が有する前記冷媒流路孔の数よりも少ない数の水流路孔（４８）、を有する少穴扁平管（４２，８２，９２）により構成される水管（２２ｂ，５２ｂ）と、
を備え、
前記一対の冷媒管（２２ａ，５２ａ）と前記水管（２２ｂ，５２ｂ）とは、断面長辺側の側面同士が密着しており、
前記水管（２２ｂ，５２ｂ）は、前記一対の冷媒管（２２ａ，５２ａ）に挟まれている、
水熱交換器（２２，５２）。
【請求項２】
前記少穴扁平管（４２，８２，９２）の前記水流路孔（４８）の数は、１または２である、
請求項１に記載の水熱交換器（２２，５２）。
【請求項３】
前記一対の冷媒管（２２ａ）と前記水管（２２ｂ）とは、ロウ材（４９）によるロウ付けまたは接着剤（５０）により接合される、
請求項１または２に記載の水熱交換器（２２，５２）。
【請求項４】
前記多穴扁平管（４１Ａ，４１Ｂ，７１Ａ，７１Ｂ）および／または前記少穴扁平管（４２）は、引き抜き加工または押し出し加工により成型される、
請求項１から３のいずれかに記載の水熱交換器（２２，５２）。
【請求項５】
前記少穴扁平管（８２，９２）は、平板（８０、９０）に曲げ加工を施すことにより成型される、
請求項１から４のいずれかに記載の水熱交換器。
【請求項６】
前記少穴扁平管（８２）は、前記平板（８０）の２つの辺（８０ａ，８０ｂ）を、前記曲げ加工により接触させた後に、接合することにより成型される電縫管（８４）である、
請求項５に記載の水熱交換器。
【請求項７】
前記平板（８０）は、前記曲げ加工を施される前に、凹凸加工を施される、
請求項５または６に記載の水熱交換器。
【請求項８】
前記冷媒管（２２ａ，５２ａ）内部を流れる前記冷媒と、前記水管（２２ｂ，５２ｂ）内部を流れる前記水とは、互いに対向する方向に流れる、
請求項１から７のいずれかに記載の水熱交換器（２２，５２）。
【請求項９】
前記冷媒は、ＣＯ２である、
請求項１から８のいずれかに記載の水熱交換器（２２，５２）。
【請求項１０】
冷凍サイクルにおける高圧側が超臨界域となる超臨界冷媒を利用する冷媒回路（２０，１１０）を用いた温水熱源装置（２，１０２）であって、
超臨界冷媒を圧縮する圧縮機（２１，１２１，１２５）と、
前記圧縮機（２１，１２１，１２５）により圧縮された高温高圧の超臨界冷媒と水とを熱交換させて、超臨界冷媒を冷却し、かつ、水を加熱する水熱交換器（２２，５２，１４０，１５０）と、
前記水熱交換器（２２，５２，１４０，１５０）により冷却された超臨界冷媒を減圧する膨張機構（２３，１０５ａ，１０５ｂ）と、
前記膨張機構（２３，１０５ａ，１０５ｂ）により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（２４，１０４）と、
を備え、
前記水熱交換器（２２，５２，１４０，１５０）は、
冷媒が流通可能な複数の冷媒流路孔（４７）を有する多穴扁平管（４１Ａ，４１Ｂ，７１Ａ，７１Ｂ）により構成される一対の冷媒管（２２ａ，５２ａ）と、
水が流通可能であって、前記冷媒管が有する前記冷媒流路孔の数よりも少ない数の水流路孔（４８）、を有する少穴扁平管（４２）により構成される水管（２２ｂ，５２ｂ）と、
前記一対の冷媒管（２２ａ，５２ａ）の入口部が接続される冷媒入口ヘッダ（５３）と、
前記一対の冷媒管（２２ａ，５２ａ）の出口部が接続される冷媒出口ヘッダ（５４）と、
を含み、
前記一対の冷媒管（２２ａ，５２ａ）と前記水管（２２ｂ，５２ｂ）とは、断面長辺側の側面同士が密着しており、
前記水管（２２ｂ，５２ｂ）は、前記一対の冷媒管（２２ａ，５２ａ）に挟まれており、
前記冷媒管（２２ａ，５２ａ）内部を流れる前記冷媒と、前記水管（２２ｂ，５２ｂ）内部を流れる前記水とは、互いに対向する方向に流れる、
温水熱源装置（２，１０２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒と水とを熱交換させる水熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプ式給湯装置の冷凍装置としては、圧縮式冷媒回路で構成されるものが広く利用されている。冷媒回路は、例えば、ＣＯ２を冷媒とし、水熱交換器を備えている。水熱交換器は、冷媒が流通する冷媒管と、水が流通する水管とを有しており、流体同士を対向させて流して、両者の間で熱交換を行う。具体的には、高温高圧の冷媒と低温低圧の水との間で熱交換を行うことで、水を加熱する。この結果、ＣＯ２の超臨界域の特性を用いた高温出湯が可能になる。
【０００３】
水熱交換器の従来技術としては、特許文献１（特開２００４−２１８９４６号公報）のような、水管を扁平管として、さらにその複数の冷媒管を密着させた構造が知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１（特開２００４−２１８９４６号公報）の技術では、実施例１において水管が冷媒管と接している部分以外の部分が大きい（少なくとも水管の表面の半分以上である）ため、水管を流通する水が冷媒から得た熱を外部に放出してしまうおそれがある。また、特許文献１（特開２００４−２１８９４６号公報）の実施例２では、水管の断面形状を十字型にしてその周りを４本の冷媒管により密着させており、水管が冷媒管と接している部分以外の部分が実施例１よりも小さくなっているが、部品点数が実施例１の場合よりも増えており構造が複雑になっている。このため、製造が容易ではなく、実施例２の熱交換器を製造するのにコストが多くかかってしまう。
【０００５】
本発明の課題は、水と冷媒とを効率よく熱交換させることができ、かつ、製造が容易な水熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明に係る水熱交換器は、冷媒と水とを熱交換させる水熱交換器であって、一対の冷媒管と、水管とを備える。一対の冷媒管は、冷媒が流通可能な複数の冷媒流路孔を有する多穴扁平管により構成される。水管は、少穴扁平管により構成される。少穴扁平管は、水が流通可能であって、冷媒管が有する冷媒流路孔の数よりも少ない数の水流路孔を有する。そして、一対の冷媒管と水管とは、断面長辺側の側面同士が密着している。さらに、水管は、一対の冷媒管に挟まれている。
【０００７】
本発明の水熱交換器は、水管を一対の冷媒管により挟み込むように構成されている。そして、一対の冷媒管に挟み込まれた水管は、冷媒管と断面長辺側の側面同士が密着している。
【０００８】
このように、水熱交換器を構成することにより、水管の周囲のほとんどは冷媒管と密着していることになるため、一旦冷媒が水に伝えた熱を水熱交換器の周囲の物質（例えば、水熱交換器周辺の空気）に伝えることを極力防ぐことができる。また、一対の冷媒管と水管とは断面長辺側の側面同士を密着させるため、平面である側面同士を密着させることになり、構成がシンプルになり組立を容易にすることができる。
【０００９】
また、本願の水熱交換器では、冷媒管が複数の冷媒流路孔を有する多穴扁平管により構成されているため、管の細径化により冷媒側の熱伝達率を上げることができる。
【００１０】
第２発明に係る水熱交換器は、第１発明に係る水熱交換器であって、少穴扁平管の水流路孔の数は、１または２である。
【００１１】
本発明の水熱交換器では、水管である少穴扁平管の内部に形成される水流路孔の数が１または２である。このように、水流路孔の数を１または２と少なくすることにより、少穴扁平管の成型を容易にでき、例えば少穴扁平管を成型するのに必要に応じていろいろな方法を採用することができる。
【００１２】
第３発明に係る水熱交換器は、第１発明または第２発明に係る水熱交換器であって、一対の冷媒管と水管とは、ロウ付けまたは接着剤により接合される。
【００１３】
本発明の水熱交換器では、一対の冷媒管と水管との断面長辺側の側面同士（すなわち、平面同士）をロウ付けまたは接着剤により接合している。したがって、一対の冷媒管と水管との間にほとんど接触による熱抵抗が無い状態にすることができる。このため、冷媒と水との間の熱交換効率を向上させることができる。
【００１４】
第４発明に係る水熱交換器は、第１発明から第３発明のいずれかに係る水熱交換器であって、冷媒管および／または水管は、引き抜き加工または押し出し加工により成型される。
【００１５】
したがって、冷媒管および／または水管を容易に成型することができる。
【００１６】
第５発明に係る水熱交換器は、第１発明から第４発明のいずれかに係る水熱交換器であって、少穴扁平管は、平板に曲げ加工を施すことにより成型される。
【００１７】
本発明の水熱交換器では、少穴扁平管を、平板に曲げ加工を施すことにより成型している。例えば、平板を曲げ加工により円管状の形状に加工した後に、扁平形状の管を成型している。
【００１８】
したがって、平板に何らかの加工（穴空け加工、凹凸加工、平板を材料の異なる複数層構造とする加工など）を行った後に扁平管を成型することができる。すなわち、少穴扁平管に対して、容易に所定の加工を行うことができる。
【００１９】
第６発明に係る水熱交換器は、第５発明に係る水熱交換器であって、少穴扁平管は、平板の２つの辺を、曲げ加工により接触させた後に、接合することにより成型される電縫管である。
【００２０】
本発明の水熱交換器では、少穴扁平管を、平板に曲げ加工を施すことにより、平板の両端部である２つの辺を突き合わせて、断面形状がＣ型の部材を成型する。そして、その後に、突き合わせた２つの辺に対して接合加工（例えば、電縫、ロウ付けなど）を行い管状の部材を成型する。
【００２１】
したがって、平板に何らかの加工（凹凸加工、穴空け加工、平板を材料の異なる複数層構造とする加工など）を行った後に扁平管を成型することができる。これにより、例えば、少穴扁平管の軸断面の形状（特に少穴扁平管の内面側の形状）を、水の流れ方向の位置によって異なる形状とすることができる。このため、少穴扁平管の内部の水の流れに乱れを起こして熱伝達率を向上させることができる。また、例えば、少穴扁平管の内部に、容易に防食処理を施すことができる。このため、水によって少穴扁平管が腐食することを防ぐことができる。
【００２２】
第７発明に係る水熱交換器は、第５発明または第６発明に係る水熱交換器であって、平板は、曲げ加工を施される前に、凹凸加工を施される。
【００２３】
本発明の水熱交換器では、少穴扁平管を、平板に曲げ加工を施すことにより成型している。そして、その平板に曲げ加工を施す前に、凹凸加工を施している。
【００２４】
したがって、平板に凹凸加工を行った後に扁平管を成型することができる。これにより、例えば、少穴扁平管の軸断面の形状（特に少穴扁平管の内面側の形状）を、水の流れ方向の位置によって異なる形状とすることができる。このため、少穴扁平管の内部の水の流れに乱流を起こして水の対流を促し、熱交換効率を促進させる形状とすることができる。
【００２５】
第８発明に係る水熱交換器は、第１発明から第７発明のいずれかに係る水熱交換器であって、冷媒管内部を流れる冷媒と、水管内部を流れる水とは、互いに対向する方向に流れる。
【００２６】
したがって、冷媒と水との温度差を確保することができる。また、冷媒と水との温度差を水熱交換器全体において均一に近づけることができ、特に冷媒が超臨界冷媒のように熱交換全域で温度変化があり、熱交換器のはじめと終わりとで温度が大きく異なる冷媒である場合に、熱交換効率を向上させることができる。
【００２７】
第９発明に係る水熱交換器は、第１発明から第８発明のいずれかにかかる水熱交換器であって、冷媒は、ＣＯ２である。
【００２８】
本発明では、冷媒としてＣＯ２冷媒を利用している。ＣＯ２冷媒は、冷凍サイクルにおける高圧側が超臨界域となる、いわゆる超臨界冷媒である。例えば、本願の水熱交換器をヒートポンプ式の給湯機に適用した場合に、水熱交換器は放熱器として機能することになる。超臨界冷媒は、フロン系の冷媒とは異なり、水熱交換器内全域で温度変化があるため、例えば、水管の出口付近が冷媒管の中央部と接触していた場合、その部分の冷媒温度が水の出口付近温度よりも低くなる可能性もあり、熱ロスの原因となる。
【００２９】
本願の水熱交換器では、１本の少穴扁平管を２本の多穴扁平管で挟み込む構造としている。このため、一方の多穴扁平管の内部の冷媒の温度と、他方の多穴扁平管の内部の冷媒の温度と、に温度差があまりつかないようにすることができ、冷媒と水との熱交換効率をほとんど低下させることなく、高温の水を生成することができるようになる。
【００３０】
また、ＣＯ２冷媒は、従来の冷媒、例えばフルオロカーボン冷媒などと比べて、地球温暖化係数が１であり、数百から１万程度のフルオロカーボン冷媒よりも遙かに低い。
【００３１】
このように、環境負荷が小さいＣＯ２冷媒を利用することで、地球環境が悪化することを抑えることができる。
【００３２】
第１０発明に係る温水熱源装置は、冷凍サイクルにおける高圧側が超臨界域となる超臨界冷媒を利用する冷媒回路を用いた温水熱源装置であって、圧縮機と、水熱交換器と、膨張機構と、蒸発器とを備える。圧縮機は、超臨界冷媒を圧縮する。水熱交換器は、圧縮機により圧縮された高温高圧の超臨界冷媒と水とを熱交換させて、超臨界冷媒を冷却し、かつ、水を加熱する。膨張機構は、水熱交換器により冷却された超臨界冷媒を減圧する。蒸発器は、膨張機構により減圧された冷媒を蒸発させる。水熱交換器は、一対の冷媒管と、水管と、冷媒入口ヘッダと、冷媒出口ヘッダとを含む。一対の冷媒管は、多穴扁平管により構成される。多穴扁平管は、冷媒が流通可能な複数の冷媒流路孔を有する。水管は、少穴扁平管により構成される。少穴扁平管は、水が流通可能であって、冷媒管が有する冷媒流路孔の数よりも少ない数の水流路孔、を有する。冷媒入口ヘッダには、一対の冷媒管の入口部が接続される。冷媒出口ヘッダには、一対の冷媒管の出口部が接続される。一対の冷媒管と水管とは、断面長辺側の側面同士が密着している。水管は、一対の冷媒管に挟まれている。冷媒管内部を流れる冷媒と、水管内部を流れる水とは、互いに対向する方向に流れる。
【００３３】
本発明の温水熱源装置では、作動冷媒は、冷凍サイクルにおける高圧側が超臨界域となる、いわゆる超臨界冷媒である。例えば、本願の水熱交換器をヒートポンプ式の給湯機に適用した場合に、水熱交換器は放熱器として機能することになる。超臨界冷媒は、フロン系の冷媒とは異なり、水熱交換器全域において温度変化がある。
【００３４】
本発明の温水熱源装置では、１本の少穴扁平管を２本の多穴扁平管で挟み込む構造としている。一対の冷媒管では、冷媒入口ヘッダから一対の冷媒管の入口部へ冷媒が流入し、一対の冷媒管の出口部を経て冷媒出口ヘッダから冷媒が流出する。冷媒管内部を流れる冷媒と水管内部を流れる水とは、互いに対向する方向に流れる。一対の冷媒管である多穴扁平管の入口部は、どちらも冷媒入口ヘッダと接続されている。
【００３５】
したがって、冷媒入口ヘッダから一対の冷媒管の内部へと流入してくる高温の冷媒と、水管の内部の水とを熱交換させることができる。このため、例えば折り曲げ蛇行させた１本の冷媒管と１本の水管とを組み合わせた場合とは異なり、水管からの大気放熱が小さく、水管の両側の冷媒にほとんど温度差が生じないため、効率よく高温水を得ることができる。
【発明の効果】
【００３６】
第１〜第３発明に係る水熱交換器では、冷媒と水との間の熱交換効率を向上させることができる。
【００３７】
第４発明に係る水熱交換器では、冷媒管および／または水管を容易に成型することができる。
【００３８】
第５発明に係る水熱交換器では、少穴扁平管に対して、容易に所定の加工を行うことができる。
【００３９】
第６発明に係る水熱交換器では、平板に何らかの加工を行った後に扁平管を成型することができる。
【００４０】
第７発明に係る水熱交換器では、少穴扁平管の内部の水の流れに乱流を起こして水の対流を促し、熱交換効率を促進させる形状とすることができる。
【００４１】
第８発明に係る水熱交換器では、冷媒と水との温度差を確保することができる。
【００４２】
第９発明に係る水熱交換器では、環境負荷が小さいＣＯ２冷媒を利用することで、地球環境が悪化することを抑えることができる。
【００４３】
第１０発明に係る温水熱源装置では、効率よく高温水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第１実施形態に係る冷凍装置を含むヒートポンプ式給湯装置のシステム。
【図２】冷凍装置の内部構造を示す断面図。
【図３】冷凍装置の制御装置のブロック図。
【図４】冷凍装置の水熱交換器の構成を表す斜視図。
【図５】（ａ）水熱交換器の冷媒入口ヘッダおよび水出口ヘッダの部分を示す概略図。（ｂ）水熱交換器の冷媒出口ヘッダおよび水入口ヘッダの部分を示す概略図。
【図６】水熱交換器の断面図
【図７】水熱交換器の接合方法の概略図。
【図８】変形例（１）における水熱交換器の内部配管図。
【図９】変形例（４）における水熱交換器の接合方法の概略図。
【図１０】変形例（７）における水熱交換器の断面図。
【図１１】変形例（８）における平板に対して凹凸加工を施して凸部を成型する工程を表す図。
【図１２】変形例（８）における凸部を成型した平板に曲げ加工を行い、単穴扁平管を成型する工程を表す図。
【図１３】変形例（９）における凸部を成型した平板に曲げ加工を行い、単穴扁平管を成型する工程を表す図。
【図１４】変形例（１０）における水熱交換器の接合方法の概略図。
【図１５】第２実施形態に係る冷凍装置を含む温水循環システム。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
＜１＞第１実施形態
＜ヒートポンプ式給湯装置の構成＞
第１実施形態に係る冷凍装置を含むヒートポンプ式給湯装置のシステムを図１に示す。ヒートポンプ式給湯装置１は、温水熱源装置である冷凍装置２と、貯湯装置３とによって構成されている。冷凍装置２は、圧縮機２１、水熱交換器２２内の冷媒管２２ａ、減圧手段としての膨張弁２３、及び空気熱交換器２４が、冷媒配管２５によって環状に接続される圧縮式の冷媒回路２０を有する。
【００４６】
さらに、冷媒回路２０には、水熱交換器２２から出る高圧高温の冷媒と、空気熱交換器２４から出る低温低圧の冷媒との間で熱交換を行うため、ガス熱交換器２６が配置されている。具体的には、水熱交換器２２と膨張弁２３とを連結する冷媒通路と、空気熱交換器と圧縮機２１とを連結する冷媒通路との間で熱交換が行われる。
【００４７】
貯湯装置３は、貯湯タンク３１、水熱交換器２２内の水管２２ｂ及び水循環ポンプ３２が、水配管３５によって環状に接続された水循環回路３０を有する。
【００４８】
冷凍装置２には、設置場所の外気温を検出する外気温センサ８、圧縮機２１の吐出管温度を検出する吐出管温度センサ９、及び空気熱交換器２４の温度を検出する温度センサ１０が設けられており、これらのセンサの検出信号は、マイコン６に入力される。
【００４９】
水熱交換器２２で加熱された水の温度が例えば８５℃となるように、水循環ポンプ３２によって水の循環量が制御される。マイコン６は、８５℃の水を得るために必要な冷媒温度を確保するために、膨張弁２３の開度を制御する。
【００５０】
＜冷凍装置の構造＞
図２は、冷凍装置２の内部構造を示す断面図である。図２において、断熱壁２ｃの右側区画が機械室２ａであり、断熱壁２ｃの左側区画がファン室２ｂである。機械室２ａには、圧縮機２１、膨張弁２３が配置されている。
【００５１】
ファン室２ｂには、図２正面視において、前方にファン２７が配置されている。ファン２７の後方には、ファン２７を駆動するモータが、モータ支持台２８に固定された状態で配置されている。ファン室２ｂの下方には、断熱壁２ｄを隔てて水熱交換器２２が配置されている。水熱交換器２２内にて、冷媒管２２ａ（図１参照）を流れる冷媒と、水管２２ｂ（図１参照）を流れる水との間で熱交換が行われる。
【００５２】
また、図２において、空気熱交換器２４は、ファン室２ｂの左側壁と背面壁に沿って配置されており、空気熱交換器２４の右端は機械室２ａの中央まで延出している。制御ボックス４は、機械室２ａの上部とファン室２ｂの上部を跨ぐように配置されている。制御ボックス４には、マイコン６（図３参照）、インバータ７（図３参照）を搭載した制御装置５が内蔵されている。
【００５３】
＜冷凍装置の運転制御＞
図３は、冷凍装置２の制御ブロック図である。マイコン６は、外気温センサ８、空気熱交換器２４の温度センサ１０からの検出信号に基づき、目標吐出管温度設定部６２で目標吐出管温度を設定する。そして、マイコン６は、吐出管温度センサ９で検出される吐出管温度が目標吐出管温度に近づくように、膨張弁開度制御部６３を介して膨張弁２３の開度を制御する。なお、目標吐出管温度の設定に必要なデータは、目標吐出管温度設定部６２内に予め記憶されている。
【００５４】
さらに、マイコン６は、冷凍装置２の炊上能力に及ぼす外気温の影響を考慮して、さらに給湯負荷が一日の時間帯によって変化することを考慮して、インバータ制御部６４を介して圧縮機２１の運転周波数を制御している。例えば、外気温が低く、給湯負荷が大きい時間帯では、湯切れを防止するため、効率を無視して圧縮機２１の運転周波数を高める。一方、外気温が高く、給湯負荷が小さい時間帯では、圧縮機２１の運転周波数を高効率点に設定する。
【００５５】
給湯負荷が大きいとき、マイコン６は、圧縮機２１を保護する目的で、吐出管温度が１２０℃を超えないように圧縮機２１の運転制御を行う。実際に、吐出管温度が１２０℃のとき、圧縮機２１の内部温度は、１４０℃〜１４５℃に到達しており、内部温度がさらに上昇して１５０℃を超えると、圧縮機２１内部のマグネットの磁力が低下、オイルの劣化が発生し故障に至る。したがって、本実施形態では、吐出管温度の上限を１２０℃と設定している。
【００５６】
但し、外気温ｔ１が−２０℃以下のときは、圧縮機２１が過負荷になり易いので、さらなる安全措置として吐出管温度センサ９の検出値の補正量を大きくとり、実際の吐出管温度が１２０℃に達する前に吐出管温度センサ９の検出値を１２０℃にする必要がある。そこで、外気温ｔ１が−２０℃以下のときの補正量が実験的に求められ、マイコン６の温度補正部６１の第２補正手段６１ｂに記憶されている。
【００５７】
なお、外気温ｔ１＞−２０℃の温度範囲では、第１補正手段６１ａによって、補正されている。
【００５８】
＜水熱交換器の構造＞
図４は、水熱交換器２２の構成を表す斜視図である。この図では、水熱交換器２２を模式的に表現している。
【００５９】
水熱交換器２２は、冷媒管２２ａと、水管２２ｂと、冷媒入口ヘッダ５３と、冷媒出口ヘッダ５４と、水入口ヘッダ５５と、水出口ヘッダ５６とを有している。水熱交換器２２は、冷媒管２２ａと、水管２２ｂとの両者内を流れる流体間で熱交換を行うものである。具体的な構造としては、水熱交換器２２は、冷媒管２２ａを構成する一対の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと、水管２２ｂを構成する少穴扁平管としての単穴扁平管４２と、冷媒入口ヘッダ５３と、冷媒出口ヘッダ５４と、水入口ヘッダ５５と、水出口ヘッダ５６とから主に構成されている。
【００６０】
図５（ａ）は、水熱交換器２２の冷媒入口ヘッダ５３および水出口ヘッダ５６の部分を示す概略図である。図５（ｂ）は、水熱交換器２２の冷媒出口ヘッダ５４および水入口ヘッダ５５の部分を示す概略図である。水熱交換器２２は、図５（ａ）に示すように、冷媒管２２ａの入口側に冷媒入口ヘッダ５３が接続されており、冷媒管２２ａの出口側に冷媒出口ヘッダ５４が接続されている。また、水熱交換器２２は、図５（ｂ）に示すように、水管２２ｂの入口側に水入口ヘッダ５５が接続されており、水管２２ｂの出口側に水出口ヘッダ５６が接続されている。本実施形態の水熱交換器２２は、図４に示す水熱交換器２２が３段積み重ねられており（図示せず）、各ヘッダ５３〜５６はその軸方向に向かって延びている。
【００６１】
一対の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂは、図６に示すように、扁平部本体４６を有している。扁平部本体４６は、図４に示すように長く延びている。扁平部本体４６は、互いに対向する対向面４６ａと、反対側の反対側面４６ｂとを有している。扁平部本体４６内には、冷媒が流通可能な複数の（この実施例では１１個の）穴である冷媒流路孔４７が一列に形成されている。このように扁平管に複数の穴を形成して冷媒管とすることで、冷媒側の熱伝達率が向上している。
【００６２】
多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂは、例えば、アルミニウム等からなる。なお、多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂは引き抜き加工や押し出し加工により製造されている。
【００６３】
単穴扁平管４２は、一対の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂに沿って延びる部材であり、図から明らかなように、対向する二本の直線部分４２ａとその二本の直線部分をつなぐ２つの曲線部分４２ｂとからなる断面形状である。そして、多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂとは異なり水が流通可能な１つの水流路孔４８を構成している。直線部分４２ａは、対向面４６ａと同じ長さである。
【００６４】
単穴扁平管４２は、アルミニウム等からなる。
【００６５】
多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと単穴扁平管４２とは、図７に示すように、間にロウ材４９を挟み込んだ上でのロウ付けにより互いに密着している。これにより、単穴扁平管４２の表面のほとんどの部分（すなわち、直線部分４２ａの部分）を多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂに密着させることができ、単穴扁平管４２から周囲の空気への放熱を極力防ぐことができる。
【００６６】
一対の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂは、図４に示すように、平行に折り曲げられ、蛇行形状になっている。蛇行形状とは、例えば、図４においては、直線状に延びる直線部分と、ヘアピン状に屈曲された屈曲部分とが交互に繰り返され、その結果複数の直線部分が互いに近接した状態に配置されている形状をいう。言い換えると、複数の直線部分が互いに重ねられるように配置されている。このように水熱交換器２２の全体形状が蛇行形状になっているので、コンパクトな構造を実現している。
【００６７】
この水熱交換器２２においては、ＣＯ２が冷媒管２２ａ内を流れ、水がＣＯ２と対向する方向に水管２２ｂ内を流れる（図５の実線矢印および破線矢印を参照）。その結果、両者内を流れる流体間で熱交換が行われ、水が加熱される。ここでは、扁平管を用いて伝熱面積を増大しているので、熱交換性能が高い。
【００６８】
また、多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂは、自らの直線部分同士が積み重ね方向において近接しているが、隙間４３を間に確保している。隙間４３の大きさは、隣接する扁平管の各部分同士（温度の異なる管同士）が熱伝導による熱交換を行わない程度に設定されている。これにより、水熱交換器２２は、全体の熱交換効率を低下させることなく、その結果高温の出湯が可能になる。また、熱変形の影響を小さく抑えることができて、信頼性が向上する。
【００６９】
＜特徴＞
（１）
本実施形態の水熱交換器２２は、単穴扁平管４２を一対の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂにより挟み込むように構成されている。そして、一対の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂに挟み込まれた単穴扁平管４２は、多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと断面長辺側の側面同士が密着している。そして、多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと単穴扁平管４２とは、ロウ付けまたは接着剤により接合される。
【００７０】
このように、水熱交換器を構成することにより、単穴扁平管４２の周囲のほとんどは多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと密着していることになるため、一旦冷媒が水に伝えた熱を水熱交換器の周囲の物質（例えば、水熱交換器周辺の空気）に伝えることを極力防ぐことができる。また、一対の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと単穴扁平管４２とは断面長辺側の側面同士を密着させるため、平面である側面同士を密着させることになり、構成がシンプルになり組立を容易にすることができる。また、多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと単穴扁平管４２とをロウ付けにより接合しているため、一対の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと単穴扁平管４２との間にほとんど熱抵抗が無い状態にすることができる。このため、冷媒と水との間の熱交換効率を向上させることができる。
【００７１】
（２）
本実施形態の水熱交換器２２では、作動冷媒として超臨界冷媒であるＣＯ２を利用している。ＣＯ２冷媒のような超臨界冷媒をヒートポンプ式給湯装置１に利用した場合に、水熱交換器２２は放熱器として機能することになる。ＣＯ２冷媒は、フロン系の冷媒とは異なり、水熱交換器全域において温度変化がある。また、本実施形態の水熱交換器２２は、１本の単穴扁平管４２を２本の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂで挟み込む構造としたものを、各ヘッダ５３〜５６により並列に接続したものである。
【００７２】
したがって、冷媒入口ヘッダ５３から一対の冷媒管２２ａの内部へと流入してくる高温の冷媒と、水管２２ｂの内部の水とを熱交換させることができる。このため、例えば折り曲げ蛇行させた１本の冷媒管と１本の水管を組み合わせた場合とは異なり、水管から大気放熱が小さく、水管の両側の冷媒にほとんど温度差が生じないため、高温水を得ることができる。
【００７３】
＜変形例＞
以上、本発明の第１実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００７４】
（１）
上記実施の形態では、水熱交換器２２は、図４に示すように、平行に折り曲げられ、蛇行形状になっているがこれに限らず、図８に示すように渦巻き形状であっても構わない。渦巻き形状とは、例えば、図８の水熱交換器５２においては、直線状に延びる直線部分と、直角に曲げられた直角部分とが交互に繰り返され、直角部分の曲げ方向は全て同じ回転方向であり、直角部分の折り曲げ箇所が増えるにしたがって直線部分が短くなっていくように曲げられている形状を言う。言い換えると、渦巻き形状であっても蛇行形状と同様に複数の直線部分が互いに重ねられるように配置されることになり、コンパクトな構造を実現できる。なお、水熱交換器５２においても、上記実施形態の水熱交換器２２と同様であって、図５（ａ）に示すように、冷媒管５２ａの入口側に冷媒入口ヘッダ５３が接続されており、冷媒管５２ａの出口側に冷媒出口ヘッダ５４が接続されている。また、水熱交換器５２は、図５（ｂ）に示すように、水管５２ｂの入口側に水入口ヘッダ５５が接続されており、水管５２ｂの出口側に水出口ヘッダ５６が接続されている。
【００７５】
また、渦巻き形状の水熱交換器５２の方が、蛇行形状の水熱交換器２２よりも折り曲げられている部分（曲げ部）の角度が大きいため、曲げ部において各扁平管４１，４２の厚み方向にかかる変形を極力生じないようにすることができる。このため、本変形例（１）の水熱交換器５２では、各扁平管４１，４２（特に単穴扁平管４２）の断面形状の変形量を小さくすることができる。なお、図８において、水熱交換器５２の冷媒管５２ａは上記実施形態の水熱交換器２２の冷媒管２２ａと対応しており、水熱交換器５２の水管５２ｂは上記実施形態の水熱交換器２２の水管２２ｂと対応している。
【００７６】
（２）
上記実施の形態では、単穴扁平管４２の断面形状は、二本の直線部分４２ａと二本の直線部分４２ａをつなぐ２つの曲線部分４２ｂとから構成されているが、これに限らずに二本の直線部分４２ａをつなぐ２カ所の部分は曲線でなくとも良い。例えば、二本の直線部分よりも短い直線部分であっても構わない。
【００７７】
（３）
上記実施の形態では、多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂの扁平部本体４６内には、１１個の冷媒流路孔４７が一列に並んで形成されているが、本発明はこれに限定されない。穴の個数や配置は任意に設定しても良い。
【００７８】
（４）
上記実施の形態では、多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと単穴扁平管４２とは、ロウ付けによって接合されているが、これに限らない。例えば、図９のように接着剤５０を多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂの単穴扁平管４２側の面に塗布して各部材を接合しても構わないし、逆に接着剤を単穴扁平管４２の断面形状の直線部分側の面に塗布して各部材を接合しても構わない。
【００７９】
（５）
上記実施の形態では、図４などにおいて単穴扁平管４２の二本の直線部分４２ａが水平方向になるように配置しているが、特にその方向を限定するものではない。例えば、二本の直線部分４２ａが垂直方向になるように配置しても構わない。
【００８０】
（６）
上記実施の形態では、一対の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂは、一体部材に成型された多穴構造であるが、その構造を一体部材に限定するものではない。例えば図１０では、単穴扁平管４２の一方の直線部分側の面に配置される多穴扁平管７１Ａは、２つの多穴扁平管７１ａ，７１ｂを並べたものであり、単穴扁平管４２の他方の直線部分側の面に配置される多穴扁平管７１Ｂは、２つの多穴扁平管７１ｃ，７１ｄを並べたものである。このように、単穴扁平管４２の片側の多穴扁平管が、複数本の多穴扁平管から構成されても構わない。また、複数の細管を接合して１つの多穴扁平管としても構わない。ただし、このように複数の部材によって多穴扁平管を構成しても、多穴扁平管を単穴扁平管の二本の直線部分側の面と密着させることにより単穴扁平管からの周囲の空気への放熱を防ぐことが可能である。
【００８１】
（７）
上記実施の形態では、単穴扁平管４２は、押し出し加工または引き抜き加工により成型されているが、これに限らず、例えば、図１１、１２のように平板８０に対して凸部８１を凹凸加工（エンボス加工）により成型した（図１１参照）後に、断面が扁平形状の単穴扁平管８２を成型しても良い。図１１は、平板８０に対して凹凸加工を施して凸部８１を成型する工程を表す図である。このようにして、平板８０には、複数の凸部８１が一定間隔で点在する。本変形例（７）では、水の流れ方向に沿って並ぶ６列の複数の凸部８１ａ〜８１ｆ（図１１の破線で囲んだ部分を参照）が成型される。そして、１列目の凸部８１ａから３列目の凸部８１ｃが単穴扁平管８２の断面長辺側の側面の一方を形成する第１領域Ａ１に配置され、４列目の凸部８１ｄから６列目の凸部８１ｆが単穴扁平管８２の断面長辺側の側面の他方を形成する第２領域Ａ２に配置される。より具体的には、平板８０において短辺方向における中心線Ｌ１（図１１の一点鎖線を参照）から後述する辺８０ａ側の領域が第１領域Ａ１であり、平板８０において中心線Ｌ１から後述する辺８０ｂ側の領域が第２領域Ａ２である。
【００８２】
凸部８１が成型された平板８０は、曲げ加工を施されて、断面形状がＣ型の部材８３に成型される。断面形状がＣ型の部材８３は、凸部８１が成型された平板８０の表面が内側になるように成型される（図１２参照）。図１２は、凸部８１を成型した平板８０に曲げ加工を行い、単穴扁平管８２を成型する工程を表す図である。なお、図１２の最上段の図は、図１１の平板８０におけるＸＩＩ−ＸＩＩ断面である。図１２のように平板８０に曲げ加工を行うことにより平板８０の両端の辺８０ａ，８０ｂが突き合わされることになる。突き合わされた平板の両端の辺８０ａと辺８０ｂとは、電縫により接合される。電縫により接合されてできた電縫管８４は、電縫を施した部分を挟み込むように両側面から押しつぶされる。そして、平板８０における第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とが、互いに対向する扁平管における断面長辺側の側面に配置された、単穴扁平管８２が成型される。
【００８３】
単穴扁平管８２に成型された複数列の凸部８１ａ〜８１ｆは、以下のように配置される。第１領域Ａ１に配置された１列目の凸部８１ａの先端と第２領域Ａ２に配置された６列目の凸部８１ｆの先端とが対向する。第１領域Ａ１に配置された２列目の凸部８１ｂの先端と第２領域Ａ２に配置された５列目の凸部８１ｅの先端とが対向する。第１領域Ａ１に配置された３列目の凸部８１ｃの先端と第２領域Ａ２に配置された４列目の凸部８１ｄの先端とが対向する。すなわち、第１領域Ａ１に形成された凸部８１ａ〜８１ｃと第２領域Ａ２に形成された凸部８１ｄ〜８１ｆとは、互いに突き合わされる位置に配置されることになる。
【００８４】
これにより、単穴扁平管８２を曲げることによって、単穴扁平管８２の厚み方向に変形が起こったとしても、凸部８１ａ〜８１ｃの先端と凸部８１ｄ〜８１ｆの先端とが突き合うことになる。このため、単穴扁平管８２が厚み方向に変形してつぶされることを最小限にすることができる。また、単穴扁平管８２の内部に凸部８１を設けることにより、水の流れに乱れを起こして熱伝達率を向上させることができる。
【００８５】
（８）
変形例（７）では、単穴扁平管８２は、平板８０に対して凹凸加工を施すことにより、変形を抑える構造としているが、他の方法をとることも可能である。例えば、図１３のように、平板９０に対して曲げ加工を施して単穴扁平管９２を成型しても構わない。平板９０を、その短辺方向に対して曲げて、平板９０の両端の辺９０ａ，９０ｂが単穴扁平管９２の内部に向かうように断面がＢ型の部材９３（図１３の中段の図を参照）を成型する。このようにして、平板９０における両端の辺９０ａ，９０ｂ近傍の部分を、単穴扁平管９２の水の流れ方向に沿って延びる支持部９１とする。そして、断面がＢ型の部材９３において支持部９１が成型された部分とその反対側の側面とを挟みこんで、断面がＢ型の部材９３を両側面から押しつぶし、単穴扁平管９２を成型する。以上のように加工することにより、変形を抑えるための支持部９１が形成された単穴扁平管９２を成型してもよい。なお、この場合に、２つの支持部９１が互いに接触する部分には、上述の変形例（７）で記載した電縫などの接合加工を行わなくとも良い。この単穴扁平管９２においては、電縫などの接合加工を行わなくとも、多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂに挟み込まれてロウ付けされることにより、水流路孔が形成されるからである。
【００８６】
このように、単穴扁平管９２に支持部９１を設けることにより、単穴扁平管９２の厚み方向に対して、単穴扁平管９２を曲げることによる変形が起こったとしても、支持部９１がその変形を最小限にすることができる。なお、変形例（８）では、単穴扁平管９２を水流路孔が１つのものとしているが、支持部９１により水流路孔が２つに分割された形状であっても構わない。このように、支持部９１が水流路孔を２つに分割している場合に、水管２２ｂは二穴扁平管９２となる。
【００８７】
（９）
変形例（７）および（８）では、平板８０，９０では、その材料が単層であるか複層であるかについて特に言及していないが、例えば、図１４のように、この場合の平板８０，９０の片面もしくは両面に、予め平板８０，９０の母材８５ａ，９５ａよりも低融点の合金であるロウ材８５ｂ，９５ｂをクラッドした材料（クラッド材）を利用して、少なくとも外面側にロウ材８５ｂ，９５ｂがクラッドされた状態の単穴扁平管８２，９２を成型するようにしても構わない。なお、図１４の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂは、上記実施の形態と同様のため符号を同じ番号とする。
【００８８】
これにより、単穴扁平管８２，９２の外面側の材料がロウ材８５ｂ，９５ｂになるため、上記実施の形態のように、別途ロウ材４９を多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと単穴扁平管４２との間に挟み込まなくとも、ロウ付けを行うことができる。また、図示しないが、単穴扁平管８２，９２の内面側に、水に対する防食作用のある材料を採用した三層構造の材料を採用したり、防食用コーティング剤を塗布したりすることにより、単穴扁平管８２，９２の構造を、水による単穴扁平管８２，９２内部の腐食を防ぐ構造とすることも可能である。なお、図１４では、説明の便宜上、凸部８１や支持部９１については省略している。
【００８９】
（１０）
上記実施の形態では、多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと単穴扁平管４２とは、間にロウ材４９を挟み込んだ上で、ロウ付け（炉内ロウ付け）を行う硬ロウ付けにより互いに密着しているがロウ付けの方法はこれに限らずに、ロウ材として例えばハンダを利用する軟ロウ付けであっても良いし、硬ロウ付けであっても、誘導加熱ロウ付け、抵抗ロウ付け、雰囲気ロウ付け、真空ロウ付けや、赤外線ロウ付け、置きロウ付け、高周波加熱装置を用いたアルミロウ付け（超音波ハンダ付け）などであっても良い。
【００９０】
＜２＞第２実施形態
＜温水循環システムの構成＞
図１５は、本発明の第２実施形態にかかる温水循環システム１０１の概略構成図である。
【００９１】
温水循環システム１０１は、ヒートポンプ回路１１０、温水循環回路１６０、給湯回路１９０、中間圧水熱交換器１４０、および、高圧水熱交換器１５０を備えている。温水循環システム１０１は、ヒートポンプ回路１１０によって得られる熱を、温水循環回路１６０を介して暖房用の熱として利用するだけでなく、給湯回路１９０を介して給湯用の熱として利用するシステムである。なお、ヒートポンプ回路１１０は、温水熱源装置であるヒートポンプ装置１０２に備えられる。
【００９２】
（水熱交換器）
中間圧水熱交換器１４０および高圧水熱交換器１５０では、ヒートポンプ回路１１０を循環する一次冷媒としてのＣＯ２冷媒と、温水循環回路１６０を循環する二次冷媒としての水と、の間で熱交換を行わせる。なお、中間圧水熱交換器１４０および高圧水熱交換器１５０としては、第１実施形態における水熱交換器２２や変形例（１）における水熱交換器５２と同様の構成のものが適用される。
【００９３】
（ヒートポンプ回路）
ヒートポンプ回路１１０は、一次冷媒としての自然冷媒であるＣＯ２冷媒を用いた回路である。ヒートポンプ回路１１０は、低段側圧縮機１２１、高段側圧縮機１２５、エコノマイザ熱交換器１０７、インジェクション路１７０、一次冷媒間熱交換器１０８、一次バイパス１８０、膨張弁１０５ａ、蒸発器１０４ファン１０４ｆ、および、制御部１１１を備えている。蒸発器１０４は、例えば、屋外に設置されている。
【００９４】
中間圧水熱交換器１４０は、低段側圧縮機１２１の吐出側および高段側圧縮機１２５の吸入側に接続される。また、中間圧水熱交換器１４０の下流側端部と高段側圧縮機１２５の吸入側との間の冷媒配管には、後述するインジェクション路１７０からの冷媒配管が合流している。
【００９５】
高圧水熱交換器１５０は、高段側圧縮機１２５の吐出側と、一次冷媒間熱交換器１０８を介して膨張弁１０５ａ側に向かう一次冷媒の流れ方向における上流側端部とに接続される。エコノマイザ熱交換器１０７は、膨張弁１０５ａ側に向かう一次冷媒の流れ方向における下流側端部が、膨張弁１０５ａに向かう一次冷媒の流れ方向における一次冷媒間熱交換器１０８の上流側端部に接続される。
【００９６】
一次冷媒間熱交換器１０８は、エコノマイザ熱交換器１０７を出て膨張弁１０５ａに向かう一次冷媒と、蒸発器１０４により蒸発された後の冷媒とを熱交換させる。なお、一次冷媒間熱交換器１０８において、前者の冷媒が流れる流路を一次熱交高圧側流路１０８ａとし、後者の冷媒が流れる流路を一次熱交低圧側流路１０８ｂとする。一次冷媒間熱交換器１０８は、一次熱交高圧側流路１０８ａの下流側端部が膨張弁１０５ａと接続される。一次冷媒間熱交換器１０８はまた、一次熱交低圧側流路１０８ｂの上流側端部が蒸発器１０４の下流側端部と接続され、一次熱交低圧側流路１０８ｂの下流側端部が低段側圧縮機１２１の吸入側に接続される。
【００９７】
膨張弁１０５ａは、蒸発器１０４の上流側端部と接続される。
【００９８】
蒸発器１０４は、その下流側端部が一次冷媒間熱交換器１０８の一次熱交低圧側流路１０８ｂを介して低段側圧縮機１２１の吸入側に接続される。
【００９９】
インジェクション路１７０は、高圧水熱交換器１５０の冷媒配管下流側端部とエコノマイザ熱交換器１０７との間の冷媒配管から分岐する冷媒配管である。インジェクション路１７０は、インジェクション膨張弁１７３を有している。エコノマイザ熱交換器１０７では、インジェクション路１７０を流れインジェクション膨張弁１７３により減圧された冷媒と、高圧水熱交換器１５０により放熱された冷媒との熱交換が行われる。すなわち、インジェクション路１７０を流れる冷媒は、インジェクション膨張弁１７３により減圧された後に、エコノマイザ熱交換器１０７により高圧側の冷媒と熱交換を行い、高段側圧縮機１２５の吸入側と合流することになる。
【０１００】
このように、ヒートポンプ回路１１０では、インジェクション路１７０が採用されているため、ヒートポンプ回路１１０の成績係数を向上させることができている。そして、例えば、暖房負荷が小さい場合等、ヒートポンプ回路１１０の効率向上のための中間圧水熱交換器１４０における一次冷媒の冷却効果を十分に得られない場合であっても、このインジェクション路１７０を通過するインジェクション量を増大させることで、運転効率を向上させることができる。なお、ヒートポンプ回路１１０では、インジェクション路１７０は、中間圧水熱交換器１４０と高段側圧縮機１２５との間で合流しているため、低段側圧縮機１２１から吐出された高温の一次冷媒は、中間圧水熱交換器１４０に到達する前に冷却されることがなく、高温状態を維持したままで中間圧水熱交換器１４０に供給することができる。このため、中間圧水熱交換器１４０を通過する暖房用の水を十分高温にすることができる。
【０１０１】
一次バイパス１８０は、エコノマイザ熱交換器１０７の下流側端部と一次冷媒間熱交換器１０８の一次熱交高圧側流路１０８ａの上流側端部との間の冷媒配管と、膨張弁１０５ａと蒸発器１０４の上流側端部との間の冷媒配管とをバイパスしている。一次バイパス１８０には、一次バイパス膨張弁１０５ｂが設けられる。
【０１０２】
このように、一次バイパス１８０に一次バイパス膨張弁１０５ｂが設けられているため、制御部１１１は、一次冷媒間熱交換器１０８側を通過する一次冷媒の量を調節することができる。このため、低段側圧縮機１２１が吸入する一次冷媒が適当な過熱度を有するように調節することが可能になっている。具体的には、制御部１１１は、一次バイパス膨張弁１０５ｂの弁開度を下げた場合には、一次冷媒間熱交換器１０８を通過する一次冷媒の流量が増大し、低段側圧縮機１２１が吸入する一次冷媒の過熱度を上げることができ、これにより、低段側圧縮機１２１の吐出冷媒温度が目標温度となるために必要となる圧縮比を小さく抑えることができる。また、制御部１１１は、一次バイパス膨張弁１０５ｂの弁開度を上げた場合には、一次冷媒間熱交換器１０８を通過する一次冷媒の流量が減少し、低段側圧縮機１２１が吸入する一次冷媒の過熱度を下げることができ、これにより、低段側圧縮機１２１の吸入冷媒密度が著しく減少して循環量を確保できなくなってしまう事態を回避することができる。
【０１０３】
制御部１１１は、各種センサ（図示せず）等が検知する値に基づいて、低段側圧縮機１２１、高段側圧縮機１２５、インジェクション膨張弁１７３、膨張弁１０５ａ、一次バイパス膨張弁１０５ｂ、ファン１０４ｆ等を制御する。
【０１０４】
（温水循環回路）
温水循環回路１６０は、二次冷媒としての水が循環している。温水循環回路１６０は、ラジエータ１６１、温水ポンプ１６３、温水混合弁１６４、温水往き管１６５、温水戻り管１６６、中間圧側分岐路１６７、高圧側分岐路１６８、貯湯タンク１９１、温水分岐弁１９２、および、給湯側分岐路１９５を有している。
【０１０５】
ラジエータ１６１および貯湯タンク１９１へは、温水分岐弁１９２が中間圧水熱交換器１４０または高圧水熱交換器１５０により加熱された温水をそれぞれの熱負荷に応じて分流している。
【０１０６】
ラジエータ１６１は、暖房を行う対象となる空間に設置されており、内部を二次冷媒としての暖かい水が流れることにより、対象空間の空気を暖めて暖房を行う。ラジエータ１６１は、図示しないが、温水ポンプ１６３から送られてくる暖かい水を受け入れるための往き口と、ラジエータ１６１において放熱した後の水を中間圧水熱交換器１４０および高圧水熱交換器１５０に送り出すための戻り口と、を有している。温水戻り管１６６は、ラジエータ１６１の戻り口と接続されている。
【０１０７】
給湯側分岐路１９５において分岐された水は、貯湯タンク１９１内部の給湯用熱交換部１９１ａにおいて貯湯タンク１９１内部に貯められた給湯用の水と熱交換を行い、給湯用の水を加熱することにより放熱する。温水戻り管１６６は、貯湯タンク１９１の循環戻り口に接続されており、給湯用熱交換部１９１ａにおいて放熱した水は、温水戻り管１６６へ合流する。ここで、貯湯タンク１９１には、図示しないが、循環往き口、および、循環戻り口が設けられている。
【０１０８】
温水戻り管１６６では、ラジエータ１６１または貯湯タンク１９１における放熱を終えた水を、中間圧水熱交換器１４０側に送る中間圧側分岐路１６７と、高圧水熱交換器１５０側に送る高圧側分岐路１６８と、に分流させる。
【０１０９】
貯湯タンク１９１では、図示しない外部の市水を通じた後、給水管１９４を介して、常温の水が、貯湯タンク１９１の下端部近傍から貯湯タンク１９１内へと供給される。
【０１１０】
給湯管１９８は、貯湯タンク１９１の上端部近傍から貯湯タンク１９１内に溜められているお湯を、図示しない利用される場所まで導く。給湯管１９８は、貯湯タンク１９１から利用される場所に向かう流れに合流させる。給水管１９４は、貯湯タンク１９１側に向かう流れから給湯バイパス管１９９により分岐されている。給湯バイパス管１９９は、給湯管１９８に設けられた給湯混合弁１９３に接続されている。給湯混合弁１９３は、給湯管１９８を通じて貯湯タンク１９１から送られてくるお湯と、給湯バイパス管１９９を通じて市水から供給される常温の水と、の混合比率を調節できる。この給湯混合弁１９３における混合比率が調節されることにより、利用される場所に送られる水の温度が調節される。
【０１１１】
中間圧側分岐路１６７において分岐された水は、中間圧水熱交換器１４０において一次冷媒であるＣＯ２冷媒と熱交換を行い加熱され、温水混合弁１６４により温水往き管１６５へ合流する。ここで、中間圧水熱交換器１４０では、一次冷媒としてのＣＯ２冷媒と、暖房／給湯用二次冷媒としての水とは、互いに対向する方向に流れる。
【０１１２】
高圧側分岐路１６８において分岐された水は、高圧水熱交換器１５０において一次冷媒であるＣＯ２冷媒と熱交換を行い加熱され、温水混合弁１６４により温水往き管１６５へ合流する。ここで、高圧水熱交換器１５０では、一次冷媒としてのＣＯ２冷媒と、暖房／給湯用二次冷媒としての水とは、互いに対向する方向に流れる。
【０１１３】
なお、制御部１１１は、各種センサ等が検知する温度等に基づいて、ラジエータ１６１において要求される温度の二次冷媒を供給することができるように、温水混合弁１６４における分流比率および温水ポンプ１６３の流量を制御したり、温水分岐弁１９２における分流比率を制御したりする。
【０１１４】
＜特徴＞
第２実施形態に係る中間圧水熱交換器１４０および高圧水熱交換器１５０は、第１実施形態とは異なり、水が二次冷媒として循環する閉回路において利用されている。このため、二次冷媒として循環する水に防腐剤を混入することにより、特に水管２２ｂ，５２ｂの内面に防食処理を施さなくとも、水熱交換器２２，５２（特に水管２２ｂ，５２ｂ）の腐食を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明に係る水熱交換器は、熱交換効率の低下を防ぎ、かつ、その構成を単純にすることができ、冷媒と水とを熱交換させる水熱交換器等として有用である。
【符号の説明】
【０１１６】
２              冷凍装置
２０              冷媒回路
２１              圧縮機
２２，５２        水熱交換器
２２ａ，５２ａ    冷媒管
２２ｂ，５２ｂ    水管
２３              膨張弁（膨張機構）
２４              空気熱交換器（蒸発器）
４１Ａ，４１Ｂ，７１Ａ，７１Ｂ  多穴扁平管
４２，８２，９２  単穴扁平管（少穴扁平管）
４７              冷媒流路孔
４８              水流路孔
４９              ロウ材
５０              接着剤
５３              冷媒入口ヘッダ
５４              冷媒出口ヘッダ
５５              水入口ヘッダ
５６              水出口ヘッダ
８０，９０        平板
８０ａ，８０ｂ    両端の辺（２つの辺）
１０２            ヒートポンプ装置
１０４            蒸発器
１０５ａ          膨張弁（膨張機構）
１０５ｂ          一次バイパス膨張弁（膨張機構）
１１０            ヒートポンプ回路（冷媒回路）
１２１            低段側圧縮機（圧縮機）
１２５            高段側圧縮機（圧縮機）
１４０            中間圧水熱交換器（水熱交換器）
１５０            高圧水熱交換器（水熱交換器）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１７】
【特許文献１】特開２００４−２１８９４６号公報
【図１】
2010190564.tif 000003
【図２】
2010190564.tif 000004
【図３】
2010190564.tif 000005
【図４】
2010190564.tif 000006
【図５】
2010190564.tif 000007
【図６】
2010190564.tif 000008
【図７】
2010190564.tif 000009
【図８】
2010190564.tif 000010
【図９】
2010190564.tif 000011
【図１０】
2010190564.tif 000012
【図１１】
2010190564.tif 000013
【図１２】
2010190564.tif 000014
【図１３】
2010190564.tif 000015
【図１４】
2010190564.tif 000016
【図１５】
2010190564.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月2日(2010.6.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒と水とを熱交換させる水熱交換器（２２，５２）であって、
前記冷媒が流通可能な複数の冷媒流路孔（４７）を有する多穴扁平管（４１Ａ，４１Ｂ，７１Ａ，７１Ｂ）により構成される一対の冷媒管（２２ａ，５２ａ）と、
前記水が流通可能であって、前記冷媒管が有する前記冷媒流路孔の数よりも少ない数の水流路孔（４８）、を有する少穴扁平管（４２，８２，９２）により構成される水管（２２ｂ，５２ｂ）と、
を備え、
前記一対の冷媒管（２２ａ，５２ａ）と前記水管（２２ｂ，５２ｂ）とは、断面長辺側の側面同士が密着しており、
前記水管（２２ｂ，５２ｂ）は、周囲の空気に熱を伝えることを防ぐように前記一対の冷媒管（２２ａ，５２ａ）に挟まれている、
水熱交換器（２２，５２）。
【請求項２】
前記一対の冷媒管には、高温高圧の冷媒が流通し、
前記水管には、低温低圧の水が流通する、
請求項１に記載の水熱交換器（２２，５２）。
【請求項３】
前記水管（２２ｂ，５２ｂ）は、前記断面長辺側の側面の両面が前記一対の冷媒管（２２ａ，５２ａ）に挟まれて密着している、
請求項１または２に記載の水熱交換器（２２，５２）。
【請求項４】
前記一対の冷媒管の断面長辺と前記水管の断面長辺とは等しい、
請求項１から３のいずれかに記載の水熱交換器（２２，５２）。
【請求項５】
前記少穴扁平管（４２，８２，９２）の前記水流路孔（４８）の数は、１または２である、
請求項１から４のいずれかに記載の水熱交換器（２２，５２）。
【請求項６】
前記一対の冷媒管（２２ａ）と前記水管（２２ｂ）とは、ロウ材（４９）によるロウ付けまたは接着剤（５０）により接合される、
請求項１から５のいずれかに記載の水熱交換器（２２，５２）。
【請求項７】
前記多穴扁平管（４１Ａ，４１Ｂ，７１Ａ，７１Ｂ）および／または前記少穴扁平管（４２）は、引き抜き加工または押し出し加工により成型される、
請求項１から６のいずれかに記載の水熱交換器（２２，５２）。
【請求項８】
前記少穴扁平管（８２，９２）は、平板（８０、９０）に曲げ加工を施すことにより成型される、
請求項１から７のいずれかに記載の水熱交換器。
【請求項９】
前記少穴扁平管（８２）は、前記平板（８０）の２つの辺（８０ａ，８０ｂ）を、前記曲げ加工により接触させた後に、接合することにより成型される電縫管（８４）である、
請求項８に記載の水熱交換器。
【請求項１０】
前記平板（８０）は、前記曲げ加工を施される前に、凹凸加工を施される、
請求項８または９に記載の水熱交換器。
【請求項１１】
前記冷媒管（２２ａ，５２ａ）内部を流れる前記冷媒と、前記水管（２２ｂ，５２ｂ）内部を流れる前記水とは、互いに対向する方向に流れる、
請求項１から１０のいずれかに記載の水熱交換器（２２，５２）。
【請求項１２】
前記冷媒は、ＣＯ２である、
請求項１から１１のいずれかに記載の水熱交換器（２２，５２）。
【請求項１３】
冷凍サイクルにおける高圧側が超臨界域となる超臨界冷媒を利用する冷媒回路（２０，１１０）を用いた温水熱源装置（２，１０２）であって、
超臨界冷媒を圧縮する圧縮機（２１，１２１，１２５）と、
前記圧縮機（２１，１２１，１２５）により圧縮された高温高圧の超臨界冷媒と水とを熱交換させて、超臨界冷媒を冷却し、かつ、水を加熱する水熱交換器（２２，５２，１４０，１５０）と、
前記水熱交換器（２２，５２，１４０，１５０）により冷却された超臨界冷媒を減圧する膨張機構（２３，１０５ａ，１０５ｂ）と、
前記膨張機構（２３，１０５ａ，１０５ｂ）により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（２４，１０４）と、
を備え、
前記水熱交換器（２２，５２，１４０，１５０）は、
冷媒が流通可能な複数の冷媒流路孔（４７）を有する多穴扁平管（４１Ａ，４１Ｂ，７１Ａ，７１Ｂ）により構成される一対の冷媒管（２２ａ，５２ａ）と、
水が流通可能であって、前記冷媒管が有する前記冷媒流路孔の数よりも少ない数の水流路孔（４８）、を有する少穴扁平管（４２）により構成される水管（２２ｂ，５２ｂ）と、
前記一対の冷媒管（２２ａ，５２ａ）の入口部が接続される冷媒入口ヘッダ（５３）と、
前記一対の冷媒管（２２ａ，５２ａ）の出口部が接続される冷媒出口ヘッダ（５４）と、
を含み、
前記一対の冷媒管（２２ａ，５２ａ）と前記水管（２２ｂ，５２ｂ）とは、断面長辺側の側面同士が密着しており、
前記水管（２２ｂ，５２ｂ）は、周囲の空気に熱を伝えることを防ぐように前記一対の冷媒管（２２ａ，５２ａ）に挟まれており、
前記冷媒管（２２ａ，５２ａ）内部を流れる前記冷媒と、前記水管（２２ｂ，５２ｂ）内部を流れる前記水とは、互いに対向する方向に流れる、
温水熱源装置（２，１０２）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒と水とを熱交換させる水熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプ式給湯装置の冷凍装置としては、圧縮式冷媒回路で構成されるものが広く利用されている。冷媒回路は、例えば、ＣＯ２を冷媒とし、水熱交換器を備えている。水熱交換器は、冷媒が流通する冷媒管と、水が流通する水管とを有しており、流体同士を対向させて流して、両者の間で熱交換を行う。具体的には、高温高圧の冷媒と低温低圧の水との間で熱交換を行うことで、水を加熱する。この結果、ＣＯ２の超臨界域の特性を用いた高温出湯が可能になる。
【０００３】
水熱交換器の従来技術としては、特許文献１（特開２００４−２１８９４６号公報）のような、水管を扁平管として、さらにその複数の冷媒管を密着させた構造が知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１（特開２００４−２１８９４６号公報）の技術では、実施例１において水管が冷媒管と接している部分以外の部分が大きい（少なくとも水管の表面の半分以上である）ため、水管を流通する水が冷媒から得た熱を外部に放出してしまうおそれがある。また、特許文献１（特開２００４−２１８９４６号公報）の実施例２では、水管の断面形状を十字型にしてその周りを４本の冷媒管により密着させており、水管が冷媒管と接している部分以外の部分が実施例１よりも小さくなっているが、部品点数が実施例１の場合よりも増えており構造が複雑になっている。このため、製造が容易ではなく、実施例２の熱交換器を製造するのにコストが多くかかってしまう。
【０００５】
本発明の課題は、水と冷媒とを効率よく熱交換させることができ、かつ、製造が容易な水熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明に係る水熱交換器は、冷媒と水とを熱交換させる水熱交換器であって、一対の冷媒管と、水管とを備える。一対の冷媒管は、冷媒が流通可能な複数の冷媒流路孔を有する多穴扁平管により構成される。水管は、少穴扁平管により構成される。少穴扁平管は、水が流通可能であって、冷媒管が有する冷媒流路孔の数よりも少ない数の水流路孔を有する。そして、一対の冷媒管と水管とは、断面長辺側の側面同士が密着している。さらに、水管は、周囲の空気に熱を伝えることを防ぐように一対の冷媒管に挟まれている。
【０００７】
本発明の水熱交換器は、水管を一対の冷媒管により挟み込むように構成されている。そして、一対の冷媒管に挟み込まれた水管は、冷媒管と断面長辺側の側面同士が密着している。
【０００８】
このように、水熱交換器を構成することにより、水管の周囲のほとんどは冷媒管と密着していることになるため、一旦冷媒が水に伝えた熱を水熱交換器の周囲の物質（例えば、水熱交換器周辺の空気）に伝えることを極力防ぐことができる。また、一対の冷媒管と水管とは断面長辺側の側面同士を密着させるため、平面である側面同士を密着させることになり、構成がシンプルになり組立を容易にすることができる。
【０００９】
また、本願の水熱交換器では、冷媒管が複数の冷媒流路孔を有する多穴扁平管により構成されているため、管の細径化により冷媒側の熱伝達率を上げることができる。
【００１０】
第２発明に係る水熱交換器は、第１発明に係る水熱交換器であって、一対の冷媒管には、高温高圧の冷媒が流通する。水管には、低温低圧の水が流通する。
【００１１】
第３発明に係る水熱交換器は、第１発明または第２発明に係る水熱交換器であって、水管は、断面長辺側の側面の両面が一対の冷媒管に挟まれて密着している。
【００１２】
第４発明に係る水熱交換器は、第１発明から第３発明のいずれかに係る水熱交換器であって、一対の冷媒管の断面長辺と水管の断面長辺とは等しい。
【００１３】
第５発明に係る水熱交換器は、第１発明から第４発明のいずれかに係る水熱交換器であって、少穴扁平管の水流路孔の数は、１または２である。
【００１４】
本発明の水熱交換器では、水管である少穴扁平管の内部に形成される水流路孔の数が１または２である。このように、水流路孔の数を１または２と少なくすることにより、少穴扁平管の成型を容易にでき、例えば少穴扁平管を成型するのに必要に応じていろいろな方法を採用することができる。
【００１５】
第６発明に係る水熱交換器は、第１発明から第５発明のいずれかに係る水熱交換器であって、一対の冷媒管と水管とは、ロウ付けまたは接着剤により接合される。
【００１６】
本発明の水熱交換器では、一対の冷媒管と水管との断面長辺側の側面同士（すなわち、平面同士）をロウ付けまたは接着剤により接合している。したがって、一対の冷媒管と水管との間にほとんど接触による熱抵抗が無い状態にすることができる。このため、冷媒と水との間の熱交換効率を向上させることができる。
【００１７】
第７発明に係る水熱交換器は、第１発明から第６発明のいずれかに係る水熱交換器であって、冷媒管および／または水管は、引き抜き加工または押し出し加工により成型される。
【００１８】
したがって、冷媒管および／または水管を容易に成型することができる。
【００１９】
第８発明に係る水熱交換器は、第１発明から第７発明のいずれかに係る水熱交換器であって、少穴扁平管は、平板に曲げ加工を施すことにより成型される。
【００２０】
本発明の水熱交換器では、少穴扁平管を、平板に曲げ加工を施すことにより成型している。例えば、平板を曲げ加工により円管状の形状に加工した後に、扁平形状の管を成型している。
【００２１】
したがって、平板に何らかの加工（穴空け加工、凹凸加工、平板を材料の異なる複数層構造とする加工など）を行った後に扁平管を成型することができる。すなわち、少穴扁平管に対して、容易に所定の加工を行うことができる。
【００２２】
第９発明に係る水熱交換器は、第８発明に係る水熱交換器であって、少穴扁平管は、平板の２つの辺を、曲げ加工により接触させた後に、接合することにより成型される電縫管である。
【００２３】
本発明の水熱交換器では、少穴扁平管を、平板に曲げ加工を施すことにより、平板の両端部である２つの辺を突き合わせて、断面形状がＣ型の部材を成型する。そして、その後に、突き合わせた２つの辺に対して接合加工（例えば、電縫、ロウ付けなど）を行い管状の部材を成型する。
【００２４】
したがって、平板に何らかの加工（凹凸加工、穴空け加工、平板を材料の異なる複数層構造とする加工など）を行った後に扁平管を成型することができる。これにより、例えば、少穴扁平管の軸断面の形状（特に少穴扁平管の内面側の形状）を、水の流れ方向の位置によって異なる形状とすることができる。このため、少穴扁平管の内部の水の流れに乱れを起こして熱伝達率を向上させることができる。また、例えば、少穴扁平管の内部に、容易に防食処理を施すことができる。このため、水によって少穴扁平管が腐食することを防ぐことができる。
【００２５】
第１０発明に係る水熱交換器は、第８発明または第９発明に係る水熱交換器であって、平板は、曲げ加工を施される前に、凹凸加工を施される。
【００２６】
本発明の水熱交換器では、少穴扁平管を、平板に曲げ加工を施すことにより成型している。そして、その平板に曲げ加工を施す前に、凹凸加工を施している。
【００２７】
したがって、平板に凹凸加工を行った後に扁平管を成型することができる。これにより、例えば、少穴扁平管の軸断面の形状（特に少穴扁平管の内面側の形状）を、水の流れ方向の位置によって異なる形状とすることができる。このため、少穴扁平管の内部の水の流れに乱流を起こして水の対流を促し、熱交換効率を促進させる形状とすることができる。
【００２８】
第１１発明に係る水熱交換器は、第１発明から第１０発明のいずれかに係る水熱交換器であって、冷媒管内部を流れる冷媒と、水管内部を流れる水とは、互いに対向する方向に流れる。
【００２９】
したがって、冷媒と水との温度差を確保することができる。また、冷媒と水との温度差を水熱交換器全体において均一に近づけることができ、特に冷媒が超臨界冷媒のように熱交換全域で温度変化があり、熱交換器のはじめと終わりとで温度が大きく異なる冷媒である場合に、熱交換効率を向上させることができる。
【００３０】
第１２発明に係る水熱交換器は、第１発明から第１１発明のいずれかにかかる水熱交換器であって、冷媒は、ＣＯ２である。
【００３１】
本発明では、冷媒としてＣＯ２冷媒を利用している。ＣＯ２冷媒は、冷凍サイクルにおける高圧側が超臨界域となる、いわゆる超臨界冷媒である。例えば、本願の水熱交換器をヒートポンプ式の給湯機に適用した場合に、水熱交換器は放熱器として機能することになる。超臨界冷媒は、フロン系の冷媒とは異なり、水熱交換器内全域で温度変化があるため、例えば、水管の出口付近が冷媒管の中央部と接触していた場合、その部分の冷媒温度が水の出口付近温度よりも低くなる可能性もあり、熱ロスの原因となる。
【００３２】
本願の水熱交換器では、１本の少穴扁平管を２本の多穴扁平管で挟み込む構造としている。このため、一方の多穴扁平管の内部の冷媒の温度と、他方の多穴扁平管の内部の冷媒の温度と、に温度差があまりつかないようにすることができ、冷媒と水との熱交換効率をほとんど低下させることなく、高温の水を生成することができるようになる。
【００３３】
また、ＣＯ２冷媒は、従来の冷媒、例えばフルオロカーボン冷媒などと比べて、地球温暖化係数が１であり、数百から１万程度のフルオロカーボン冷媒よりも遙かに低い。
【００３４】
このように、環境負荷が小さいＣＯ２冷媒を利用することで、地球環境が悪化することを抑えることができる。
【００３５】
第１３発明に係る温水熱源装置は、冷凍サイクルにおける高圧側が超臨界域となる超臨界冷媒を利用する冷媒回路を用いた温水熱源装置であって、圧縮機と、水熱交換器と、膨張機構と、蒸発器とを備える。圧縮機は、超臨界冷媒を圧縮する。水熱交換器は、圧縮機により圧縮された高温高圧の超臨界冷媒と水とを熱交換させて、超臨界冷媒を冷却し、かつ、水を加熱する。膨張機構は、水熱交換器により冷却された超臨界冷媒を減圧する。蒸発器は、膨張機構により減圧された冷媒を蒸発させる。水熱交換器は、一対の冷媒管と、水管と、冷媒入口ヘッダと、冷媒出口ヘッダとを含む。一対の冷媒管は、多穴扁平管により構成される。多穴扁平管は、冷媒が流通可能な複数の冷媒流路孔を有する。水管は、少穴扁平管により構成される。少穴扁平管は、水が流通可能であって、冷媒管が有する冷媒流路孔の数よりも少ない数の水流路孔、を有する。冷媒入口ヘッダには、一対の冷媒管の入口部が接続される。冷媒出口ヘッダには、一対の冷媒管の出口部が接続される。一対の冷媒管と水管とは、断面長辺側の側面同士が密着している。水管は、周囲の空気に熱を伝えることを防ぐように一対の冷媒管に挟まれている。冷媒管内部を流れる冷媒と、水管内部を流れる水とは、互いに対向する方向に流れる。
【００３６】
本発明の温水熱源装置では、作動冷媒は、冷凍サイクルにおける高圧側が超臨界域となる、いわゆる超臨界冷媒である。例えば、本願の水熱交換器をヒートポンプ式の給湯機に適用した場合に、水熱交換器は放熱器として機能することになる。超臨界冷媒は、フロン系の冷媒とは異なり、水熱交換器全域において温度変化がある。
【００３７】
本発明の温水熱源装置では、１本の少穴扁平管を２本の多穴扁平管で挟み込む構造としている。一対の冷媒管では、冷媒入口ヘッダから一対の冷媒管の入口部へ冷媒が流入し、一対の冷媒管の出口部を経て冷媒出口ヘッダから冷媒が流出する。冷媒管内部を流れる冷媒と水管内部を流れる水とは、互いに対向する方向に流れる。一対の冷媒管である多穴扁平管の入口部は、どちらも冷媒入口ヘッダと接続されている。
【００３８】
したがって、冷媒入口ヘッダから一対の冷媒管の内部へと流入してくる高温の冷媒と、水管の内部の水とを熱交換させることができる。このため、例えば折り曲げ蛇行させた１本の冷媒管と１本の水管とを組み合わせた場合とは異なり、水管からの大気放熱が小さく、水管の両側の冷媒にほとんど温度差が生じないため、効率よく高温水を得ることができる。
【発明の効果】
【００３９】
第１〜第６発明に係る水熱交換器では、冷媒と水との間の熱交換効率を向上させることができる。
【００４０】
第７発明に係る水熱交換器では、冷媒管および／または水管を容易に成型することができる。
【００４１】
第８発明に係る水熱交換器では、少穴扁平管に対して、容易に所定の加工を行うことができる。
【００４２】
第９発明に係る水熱交換器では、平板に何らかの加工を行った後に扁平管を成型することができる。
【００４３】
第１０発明に係る水熱交換器では、少穴扁平管の内部の水の流れに乱流を起こして水の対流を促し、熱交換効率を促進させる形状とすることができる。
【００４４】
第１１発明に係る水熱交換器では、冷媒と水との温度差を確保することができる。
【００４５】
第１２発明に係る水熱交換器では、環境負荷が小さいＣＯ２冷媒を利用することで、地球環境が悪化することを抑えることができる。
【００４６】
第１３発明に係る温水熱源装置では、効率よく高温水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１実施形態に係る冷凍装置を含むヒートポンプ式給湯装置のシステム。
【図２】冷凍装置の内部構造を示す断面図。
【図３】冷凍装置の制御装置のブロック図。
【図４】冷凍装置の水熱交換器の構成を表す斜視図。
【図５】（ａ）水熱交換器の冷媒入口ヘッダおよび水出口ヘッダの部分を示す概略図。（ｂ）水熱交換器の冷媒出口ヘッダおよび水入口ヘッダの部分を示す概略図。
【図６】水熱交換器の断面図
【図７】水熱交換器の接合方法の概略図。
【図８】変形例（１）における水熱交換器の内部配管図。
【図９】変形例（４）における水熱交換器の接合方法の概略図。
【図１０】変形例（７）における水熱交換器の断面図。
【図１１】変形例（８）における平板に対して凹凸加工を施して凸部を成型する工程を表す図。
【図１２】変形例（８）における凸部を成型した平板に曲げ加工を行い、単穴扁平管を成型する工程を表す図。
【図１３】変形例（９）における凸部を成型した平板に曲げ加工を行い、単穴扁平管を成型する工程を表す図。
【図１４】変形例（１０）における水熱交換器の接合方法の概略図。
【図１５】第２実施形態に係る冷凍装置を含む温水循環システム。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
＜１＞第１実施形態
＜ヒートポンプ式給湯装置の構成＞
第１実施形態に係る冷凍装置を含むヒートポンプ式給湯装置のシステムを図１に示す。ヒートポンプ式給湯装置１は、温水熱源装置である冷凍装置２と、貯湯装置３とによって構成されている。冷凍装置２は、圧縮機２１、水熱交換器２２内の冷媒管２２ａ、減圧手段としての膨張弁２３、及び空気熱交換器２４が、冷媒配管２５によって環状に接続される圧縮式の冷媒回路２０を有する。
【００４９】
さらに、冷媒回路２０には、水熱交換器２２から出る高圧高温の冷媒と、空気熱交換器２４から出る低温低圧の冷媒との間で熱交換を行うため、ガス熱交換器２６が配置されている。具体的には、水熱交換器２２と膨張弁２３とを連結する冷媒通路と、空気熱交換器と圧縮機２１とを連結する冷媒通路との間で熱交換が行われる。
【００５０】
貯湯装置３は、貯湯タンク３１、水熱交換器２２内の水管２２ｂ及び水循環ポンプ３２が、水配管３５によって環状に接続された水循環回路３０を有する。
【００５１】
冷凍装置２には、設置場所の外気温を検出する外気温センサ８、圧縮機２１の吐出管温度を検出する吐出管温度センサ９、及び空気熱交換器２４の温度を検出する温度センサ１０が設けられており、これらのセンサの検出信号は、マイコン６に入力される。
【００５２】
水熱交換器２２で加熱された水の温度が例えば８５℃となるように、水循環ポンプ３２によって水の循環量が制御される。マイコン６は、８５℃の水を得るために必要な冷媒温度を確保するために、膨張弁２３の開度を制御する。
【００５３】
＜冷凍装置の構造＞
図２は、冷凍装置２の内部構造を示す断面図である。図２において、断熱壁２ｃの右側区画が機械室２ａであり、断熱壁２ｃの左側区画がファン室２ｂである。機械室２ａには、圧縮機２１、膨張弁２３が配置されている。
【００５４】
ファン室２ｂには、図２正面視において、前方にファン２７が配置されている。ファン２７の後方には、ファン２７を駆動するモータが、モータ支持台２８に固定された状態で配置されている。ファン室２ｂの下方には、断熱壁２ｄを隔てて水熱交換器２２が配置されている。水熱交換器２２内にて、冷媒管２２ａ（図１参照）を流れる冷媒と、水管２２ｂ（図１参照）を流れる水との間で熱交換が行われる。
【００５５】
また、図２において、空気熱交換器２４は、ファン室２ｂの左側壁と背面壁に沿って配置されており、空気熱交換器２４の右端は機械室２ａの中央まで延出している。制御ボックス４は、機械室２ａの上部とファン室２ｂの上部を跨ぐように配置されている。制御ボックス４には、マイコン６（図３参照）、インバータ７（図３参照）を搭載した制御装置５が内蔵されている。
【００５６】
＜冷凍装置の運転制御＞
図３は、冷凍装置２の制御ブロック図である。マイコン６は、外気温センサ８、空気熱交換器２４の温度センサ１０からの検出信号に基づき、目標吐出管温度設定部６２で目標吐出管温度を設定する。そして、マイコン６は、吐出管温度センサ９で検出される吐出管温度が目標吐出管温度に近づくように、膨張弁開度制御部６３を介して膨張弁２３の開度を制御する。なお、目標吐出管温度の設定に必要なデータは、目標吐出管温度設定部６２内に予め記憶されている。
【００５７】
さらに、マイコン６は、冷凍装置２の炊上能力に及ぼす外気温の影響を考慮して、さらに給湯負荷が一日の時間帯によって変化することを考慮して、インバータ制御部６４を介して圧縮機２１の運転周波数を制御している。例えば、外気温が低く、給湯負荷が大きい時間帯では、湯切れを防止するため、効率を無視して圧縮機２１の運転周波数を高める。一方、外気温が高く、給湯負荷が小さい時間帯では、圧縮機２１の運転周波数を高効率点に設定する。
【００５８】
給湯負荷が大きいとき、マイコン６は、圧縮機２１を保護する目的で、吐出管温度が１２０℃を超えないように圧縮機２１の運転制御を行う。実際に、吐出管温度が１２０℃のとき、圧縮機２１の内部温度は、１４０℃〜１４５℃に到達しており、内部温度がさらに上昇して１５０℃を超えると、圧縮機２１内部のマグネットの磁力が低下、オイルの劣化が発生し故障に至る。したがって、本実施形態では、吐出管温度の上限を１２０℃と設定している。
【００５９】
但し、外気温ｔ１が−２０℃以下のときは、圧縮機２１が過負荷になり易いので、さらなる安全措置として吐出管温度センサ９の検出値の補正量を大きくとり、実際の吐出管温度が１２０℃に達する前に吐出管温度センサ９の検出値を１２０℃にする必要がある。そこで、外気温ｔ１が−２０℃以下のときの補正量が実験的に求められ、マイコン６の温度補正部６１の第２補正手段６１ｂに記憶されている。
【００６０】
なお、外気温ｔ１＞−２０℃の温度範囲では、第１補正手段６１ａによって、補正されている。
【００６１】
＜水熱交換器の構造＞
図４は、水熱交換器２２の構成を表す斜視図である。この図では、水熱交換器２２を模式的に表現している。
【００６２】
水熱交換器２２は、冷媒管２２ａと、水管２２ｂと、冷媒入口ヘッダ５３と、冷媒出口ヘッダ５４と、水入口ヘッダ５５と、水出口ヘッダ５６とを有している。水熱交換器２２は、冷媒管２２ａと、水管２２ｂとの両者内を流れる流体間で熱交換を行うものである。具体的な構造としては、水熱交換器２２は、冷媒管２２ａを構成する一対の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと、水管２２ｂを構成する少穴扁平管としての単穴扁平管４２と、冷媒入口ヘッダ５３と、冷媒出口ヘッダ５４と、水入口ヘッダ５５と、水出口ヘッダ５６とから主に構成されている。
【００６３】
図５（ａ）は、水熱交換器２２の冷媒入口ヘッダ５３および水出口ヘッダ５６の部分を示す概略図である。図５（ｂ）は、水熱交換器２２の冷媒出口ヘッダ５４および水入口ヘッダ５５の部分を示す概略図である。水熱交換器２２は、図５（ａ）に示すように、冷媒管２２ａの入口側に冷媒入口ヘッダ５３が接続されており、冷媒管２２ａの出口側に冷媒出口ヘッダ５４が接続されている。また、水熱交換器２２は、図５（ｂ）に示すように、水管２２ｂの入口側に水入口ヘッダ５５が接続されており、水管２２ｂの出口側に水出口ヘッダ５６が接続されている。本実施形態の水熱交換器２２は、図４に示す水熱交換器２２が３段積み重ねられており（図示せず）、各ヘッダ５３〜５６はその軸方向に向かって延びている。
【００６４】
一対の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂは、図６に示すように、扁平部本体４６を有している。扁平部本体４６は、図４に示すように長く延びている。扁平部本体４６は、互いに対向する対向面４６ａと、反対側の反対側面４６ｂとを有している。扁平部本体４６内には、冷媒が流通可能な複数の（この実施例では１１個の）穴である冷媒流路孔４７が一列に形成されている。このように扁平管に複数の穴を形成して冷媒管とすることで、冷媒側の熱伝達率が向上している。
【００６５】
多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂは、例えば、アルミニウム等からなる。なお、多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂは引き抜き加工や押し出し加工により製造されている。
【００６６】
単穴扁平管４２は、一対の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂに沿って延びる部材であり、図から明らかなように、対向する二本の直線部分４２ａとその二本の直線部分をつなぐ２つの曲線部分４２ｂとからなる断面形状である。そして、多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂとは異なり水が流通可能な１つの水流路孔４８を構成している。直線部分４２ａは、対向面４６ａと同じ長さである。
【００６７】
単穴扁平管４２は、アルミニウム等からなる。
【００６８】
多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと単穴扁平管４２とは、図７に示すように、間にロウ材４９を挟み込んだ上でのロウ付けにより互いに密着している。これにより、単穴扁平管４２の表面のほとんどの部分（すなわち、直線部分４２ａの部分）を多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂに密着させることができ、単穴扁平管４２から周囲の空気への放熱を極力防ぐことができる。
【００６９】
一対の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂは、図４に示すように、平行に折り曲げられ、蛇行形状になっている。蛇行形状とは、例えば、図４においては、直線状に延びる直線部分と、ヘアピン状に屈曲された屈曲部分とが交互に繰り返され、その結果複数の直線部分が互いに近接した状態に配置されている形状をいう。言い換えると、複数の直線部分が互いに重ねられるように配置されている。このように水熱交換器２２の全体形状が蛇行形状になっているので、コンパクトな構造を実現している。
【００７０】
この水熱交換器２２においては、ＣＯ２が冷媒管２２ａ内を流れ、水がＣＯ２と対向する方向に水管２２ｂ内を流れる（図５の実線矢印および破線矢印を参照）。その結果、両者内を流れる流体間で熱交換が行われ、水が加熱される。ここでは、扁平管を用いて伝熱面積を増大しているので、熱交換性能が高い。
【００７１】
また、多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂは、自らの直線部分同士が積み重ね方向において近接しているが、隙間４３を間に確保している。隙間４３の大きさは、隣接する扁平管の各部分同士（温度の異なる管同士）が熱伝導による熱交換を行わない程度に設定されている。これにより、水熱交換器２２は、全体の熱交換効率を低下させることなく、その結果高温の出湯が可能になる。また、熱変形の影響を小さく抑えることができて、信頼性が向上する。
【００７２】
＜特徴＞
（１）
本実施形態の水熱交換器２２は、単穴扁平管４２を一対の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂにより挟み込むように構成されている。そして、一対の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂに挟み込まれた単穴扁平管４２は、多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと断面長辺側の側面同士が密着している。そして、多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと単穴扁平管４２とは、ロウ付けまたは接着剤により接合される。
【００７３】
このように、水熱交換器を構成することにより、単穴扁平管４２の周囲のほとんどは多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと密着していることになるため、一旦冷媒が水に伝えた熱を水熱交換器の周囲の物質（例えば、水熱交換器周辺の空気）に伝えることを極力防ぐことができる。また、一対の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと単穴扁平管４２とは断面長辺側の側面同士を密着させるため、平面である側面同士を密着させることになり、構成がシンプルになり組立を容易にすることができる。また、多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと単穴扁平管４２とをロウ付けにより接合しているため、一対の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと単穴扁平管４２との間にほとんど熱抵抗が無い状態にすることができる。このため、冷媒と水との間の熱交換効率を向上させることができる。
【００７４】
（２）
本実施形態の水熱交換器２２では、作動冷媒として超臨界冷媒であるＣＯ２を利用している。ＣＯ２冷媒のような超臨界冷媒をヒートポンプ式給湯装置１に利用した場合に、水熱交換器２２は放熱器として機能することになる。ＣＯ２冷媒は、フロン系の冷媒とは異なり、水熱交換器全域において温度変化がある。また、本実施形態の水熱交換器２２は、１本の単穴扁平管４２を２本の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂで挟み込む構造としたものを、各ヘッダ５３〜５６により並列に接続したものである。
【００７５】
したがって、冷媒入口ヘッダ５３から一対の冷媒管２２ａの内部へと流入してくる高温の冷媒と、水管２２ｂの内部の水とを熱交換させることができる。このため、例えば折り曲げ蛇行させた１本の冷媒管と１本の水管を組み合わせた場合とは異なり、水管から大気放熱が小さく、水管の両側の冷媒にほとんど温度差が生じないため、高温水を得ることができる。
【００７６】
＜変形例＞
以上、本発明の第１実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００７７】
（１）
上記実施の形態では、水熱交換器２２は、図４に示すように、平行に折り曲げられ、蛇行形状になっているがこれに限らず、図８に示すように渦巻き形状であっても構わない。渦巻き形状とは、例えば、図８の水熱交換器５２においては、直線状に延びる直線部分と、直角に曲げられた直角部分とが交互に繰り返され、直角部分の曲げ方向は全て同じ回転方向であり、直角部分の折り曲げ箇所が増えるにしたがって直線部分が短くなっていくように曲げられている形状を言う。言い換えると、渦巻き形状であっても蛇行形状と同様に複数の直線部分が互いに重ねられるように配置されることになり、コンパクトな構造を実現できる。なお、水熱交換器５２においても、上記実施形態の水熱交換器２２と同様であって、図５（ａ）に示すように、冷媒管５２ａの入口側に冷媒入口ヘッダ５３が接続されており、冷媒管５２ａの出口側に冷媒出口ヘッダ５４が接続されている。また、水熱交換器５２は、図５（ｂ）に示すように、水管５２ｂの入口側に水入口ヘッダ５５が接続されており、水管５２ｂの出口側に水出口ヘッダ５６が接続されている。
【００７８】
また、渦巻き形状の水熱交換器５２の方が、蛇行形状の水熱交換器２２よりも折り曲げられている部分（曲げ部）の角度が大きいため、曲げ部において各扁平管４１，４２の厚み方向にかかる変形を極力生じないようにすることができる。このため、本変形例（１）の水熱交換器５２では、各扁平管４１，４２（特に単穴扁平管４２）の断面形状の変形量を小さくすることができる。なお、図８において、水熱交換器５２の冷媒管５２ａは上記実施形態の水熱交換器２２の冷媒管２２ａと対応しており、水熱交換器５２の水管５２ｂは上記実施形態の水熱交換器２２の水管２２ｂと対応している。
【００７９】
（２）
上記実施の形態では、単穴扁平管４２の断面形状は、二本の直線部分４２ａと二本の直線部分４２ａをつなぐ２つの曲線部分４２ｂとから構成されているが、これに限らずに二本の直線部分４２ａをつなぐ２カ所の部分は曲線でなくとも良い。例えば、二本の直線部分よりも短い直線部分であっても構わない。
【００８０】
（３）
上記実施の形態では、多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂの扁平部本体４６内には、１１個の冷媒流路孔４７が一列に並んで形成されているが、本発明はこれに限定されない。穴の個数や配置は任意に設定しても良い。
【００８１】
（４）
上記実施の形態では、多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと単穴扁平管４２とは、ロウ付けによって接合されているが、これに限らない。例えば、図９のように接着剤５０を多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂの単穴扁平管４２側の面に塗布して各部材を接合しても構わないし、逆に接着剤を単穴扁平管４２の断面形状の直線部分側の面に塗布して各部材を接合しても構わない。
【００８２】
（５）
上記実施の形態では、図４などにおいて単穴扁平管４２の二本の直線部分４２ａが水平方向になるように配置しているが、特にその方向を限定するものではない。例えば、二本の直線部分４２ａが垂直方向になるように配置しても構わない。
【００８３】
（６）
上記実施の形態では、一対の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂは、一体部材に成型された多穴構造であるが、その構造を一体部材に限定するものではない。例えば図１０では、単穴扁平管４２の一方の直線部分側の面に配置される多穴扁平管７１Ａは、２つの多穴扁平管７１ａ，７１ｂを並べたものであり、単穴扁平管４２の他方の直線部分側の面に配置される多穴扁平管７１Ｂは、２つの多穴扁平管７１ｃ，７１ｄを並べたものである。このように、単穴扁平管４２の片側の多穴扁平管が、複数本の多穴扁平管から構成されても構わない。また、複数の細管を接合して１つの多穴扁平管としても構わない。ただし、このように複数の部材によって多穴扁平管を構成しても、多穴扁平管を単穴扁平管の二本の直線部分側の面と密着させることにより単穴扁平管からの周囲の空気への放熱を防ぐことが可能である。
【００８４】
（７）
上記実施の形態では、単穴扁平管４２は、押し出し加工または引き抜き加工により成型されているが、これに限らず、例えば、図１１、１２のように平板８０に対して凸部８１を凹凸加工（エンボス加工）により成型した（図１１参照）後に、断面が扁平形状の単穴扁平管８２を成型しても良い。図１１は、平板８０に対して凹凸加工を施して凸部８１を成型する工程を表す図である。このようにして、平板８０には、複数の凸部８１が一定間隔で点在する。本変形例（７）では、水の流れ方向に沿って並ぶ６列の複数の凸部８１ａ〜８１ｆ（図１１の破線で囲んだ部分を参照）が成型される。そして、１列目の凸部８１ａから３列目の凸部８１ｃが単穴扁平管８２の断面長辺側の側面の一方を形成する第１領域Ａ１に配置され、４列目の凸部８１ｄから６列目の凸部８１ｆが単穴扁平管８２の断面長辺側の側面の他方を形成する第２領域Ａ２に配置される。より具体的には、平板８０において短辺方向における中心線Ｌ１（図１１の一点鎖線を参照）から後述する辺８０ａ側の領域が第１領域Ａ１であり、平板８０において中心線Ｌ１から後述する辺８０ｂ側の領域が第２領域Ａ２である。
【００８５】
凸部８１が成型された平板８０は、曲げ加工を施されて、断面形状がＣ型の部材８３に成型される。断面形状がＣ型の部材８３は、凸部８１が成型された平板８０の表面が内側になるように成型される（図１２参照）。図１２は、凸部８１を成型した平板８０に曲げ加工を行い、単穴扁平管８２を成型する工程を表す図である。なお、図１２の最上段の図は、図１１の平板８０におけるＸＩＩ−ＸＩＩ断面である。図１２のように平板８０に曲げ加工を行うことにより平板８０の両端の辺８０ａ，８０ｂが突き合わされることになる。突き合わされた平板の両端の辺８０ａと辺８０ｂとは、電縫により接合される。電縫により接合されてできた電縫管８４は、電縫を施した部分を挟み込むように両側面から押しつぶされる。そして、平板８０における第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とが、互いに対向する扁平管における断面長辺側の側面に配置された、単穴扁平管８２が成型される。
【００８６】
単穴扁平管８２に成型された複数列の凸部８１ａ〜８１ｆは、以下のように配置される。第１領域Ａ１に配置された１列目の凸部８１ａの先端と第２領域Ａ２に配置された６列目の凸部８１ｆの先端とが対向する。第１領域Ａ１に配置された２列目の凸部８１ｂの先端と第２領域Ａ２に配置された５列目の凸部８１ｅの先端とが対向する。第１領域Ａ１に配置された３列目の凸部８１ｃの先端と第２領域Ａ２に配置された４列目の凸部８１ｄの先端とが対向する。すなわち、第１領域Ａ１に形成された凸部８１ａ〜８１ｃと第２領域Ａ２に形成された凸部８１ｄ〜８１ｆとは、互いに突き合わされる位置に配置されることになる。
【００８７】
これにより、単穴扁平管８２を曲げることによって、単穴扁平管８２の厚み方向に変形が起こったとしても、凸部８１ａ〜８１ｃの先端と凸部８１ｄ〜８１ｆの先端とが突き合うことになる。このため、単穴扁平管８２が厚み方向に変形してつぶされることを最小限にすることができる。また、単穴扁平管８２の内部に凸部８１を設けることにより、水の流れに乱れを起こして熱伝達率を向上させることができる。
【００８８】
（８）
変形例（７）では、単穴扁平管８２は、平板８０に対して凹凸加工を施すことにより、変形を抑える構造としているが、他の方法をとることも可能である。例えば、図１３のように、平板９０に対して曲げ加工を施して単穴扁平管９２を成型しても構わない。平板９０を、その短辺方向に対して曲げて、平板９０の両端の辺９０ａ，９０ｂが単穴扁平管９２の内部に向かうように断面がＢ型の部材９３（図１３の中段の図を参照）を成型する。このようにして、平板９０における両端の辺９０ａ，９０ｂ近傍の部分を、単穴扁平管９２の水の流れ方向に沿って延びる支持部９１とする。そして、断面がＢ型の部材９３において支持部９１が成型された部分とその反対側の側面とを挟みこんで、断面がＢ型の部材９３を両側面から押しつぶし、単穴扁平管９２を成型する。以上のように加工することにより、変形を抑えるための支持部９１が形成された単穴扁平管９２を成型してもよい。なお、この場合に、２つの支持部９１が互いに接触する部分には、上述の変形例（７）で記載した電縫などの接合加工を行わなくとも良い。この単穴扁平管９２においては、電縫などの接合加工を行わなくとも、多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂに挟み込まれてロウ付けされることにより、水流路孔が形成されるからである。
【００８９】
このように、単穴扁平管９２に支持部９１を設けることにより、単穴扁平管９２の厚み方向に対して、単穴扁平管９２を曲げることによる変形が起こったとしても、支持部９１がその変形を最小限にすることができる。なお、変形例（８）では、単穴扁平管９２を水流路孔が１つのものとしているが、支持部９１により水流路孔が２つに分割された形状であっても構わない。このように、支持部９１が水流路孔を２つに分割している場合に、水管２２ｂは二穴扁平管９２となる。
【００９０】
（９）
変形例（７）および（８）では、平板８０，９０では、その材料が単層であるか複層であるかについて特に言及していないが、例えば、図１４のように、この場合の平板８０，９０の片面もしくは両面に、予め平板８０，９０の母材８５ａ，９５ａよりも低融点の合金であるロウ材８５ｂ，９５ｂをクラッドした材料（クラッド材）を利用して、少なくとも外面側にロウ材８５ｂ，９５ｂがクラッドされた状態の単穴扁平管８２，９２を成型するようにしても構わない。なお、図１４の多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂは、上記実施の形態と同様のため符号を同じ番号とする。
【００９１】
これにより、単穴扁平管８２，９２の外面側の材料がロウ材８５ｂ，９５ｂになるため、上記実施の形態のように、別途ロウ材４９を多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと単穴扁平管４２との間に挟み込まなくとも、ロウ付けを行うことができる。また、図示しないが、単穴扁平管８２，９２の内面側に、水に対する防食作用のある材料を採用した三層構造の材料を採用したり、防食用コーティング剤を塗布したりすることにより、単穴扁平管８２，９２の構造を、水による単穴扁平管８２，９２内部の腐食を防ぐ構造とすることも可能である。なお、図１４では、説明の便宜上、凸部８１や支持部９１については省略している。
【００９２】
（１０）
上記実施の形態では、多穴扁平管４１Ａ，４１Ｂと単穴扁平管４２とは、間にロウ材４９を挟み込んだ上で、ロウ付け（炉内ロウ付け）を行う硬ロウ付けにより互いに密着しているがロウ付けの方法はこれに限らずに、ロウ材として例えばハンダを利用する軟ロウ付けであっても良いし、硬ロウ付けであっても、誘導加熱ロウ付け、抵抗ロウ付け、雰囲気ロウ付け、真空ロウ付けや、赤外線ロウ付け、置きロウ付け、高周波加熱装置を用いたアルミロウ付け（超音波ハンダ付け）などであっても良い。
【００９３】
＜２＞第２実施形態
＜温水循環システムの構成＞
図１５は、本発明の第２実施形態にかかる温水循環システム１０１の概略構成図である。
【００９４】
温水循環システム１０１は、ヒートポンプ回路１１０、温水循環回路１６０、給湯回路１９０、中間圧水熱交換器１４０、および、高圧水熱交換器１５０を備えている。温水循環システム１０１は、ヒートポンプ回路１１０によって得られる熱を、温水循環回路１６０を介して暖房用の熱として利用するだけでなく、給湯回路１９０を介して給湯用の熱として利用するシステムである。なお、ヒートポンプ回路１１０は、温水熱源装置であるヒートポンプ装置１０２に備えられる。
【００９５】
（水熱交換器）
中間圧水熱交換器１４０および高圧水熱交換器１５０では、ヒートポンプ回路１１０を循環する一次冷媒としてのＣＯ２冷媒と、温水循環回路１６０を循環する二次冷媒としての水と、の間で熱交換を行わせる。なお、中間圧水熱交換器１４０および高圧水熱交換器１５０としては、第１実施形態における水熱交換器２２や変形例（１）における水熱交換器５２と同様の構成のものが適用される。
【００９６】
（ヒートポンプ回路）
ヒートポンプ回路１１０は、一次冷媒としての自然冷媒であるＣＯ２冷媒を用いた回路である。ヒートポンプ回路１１０は、低段側圧縮機１２１、高段側圧縮機１２５、エコノマイザ熱交換器１０７、インジェクション路１７０、一次冷媒間熱交換器１０８、一次バイパス１８０、膨張弁１０５ａ、蒸発器１０４ファン１０４ｆ、および、制御部１１１を備えている。蒸発器１０４は、例えば、屋外に設置されている。
【００９７】
中間圧水熱交換器１４０は、低段側圧縮機１２１の吐出側および高段側圧縮機１２５の吸入側に接続される。また、中間圧水熱交換器１４０の下流側端部と高段側圧縮機１２５の吸入側との間の冷媒配管には、後述するインジェクション路１７０からの冷媒配管が合流している。
【００９８】
高圧水熱交換器１５０は、高段側圧縮機１２５の吐出側と、一次冷媒間熱交換器１０８を介して膨張弁１０５ａ側に向かう一次冷媒の流れ方向における上流側端部とに接続される。エコノマイザ熱交換器１０７は、膨張弁１０５ａ側に向かう一次冷媒の流れ方向における下流側端部が、膨張弁１０５ａに向かう一次冷媒の流れ方向における一次冷媒間熱交換器１０８の上流側端部に接続される。
【００９９】
一次冷媒間熱交換器１０８は、エコノマイザ熱交換器１０７を出て膨張弁１０５ａに向かう一次冷媒と、蒸発器１０４により蒸発された後の冷媒とを熱交換させる。なお、一次冷媒間熱交換器１０８において、前者の冷媒が流れる流路を一次熱交高圧側流路１０８ａとし、後者の冷媒が流れる流路を一次熱交低圧側流路１０８ｂとする。一次冷媒間熱交換器１０８は、一次熱交高圧側流路１０８ａの下流側端部が膨張弁１０５ａと接続される。一次冷媒間熱交換器１０８はまた、一次熱交低圧側流路１０８ｂの上流側端部が蒸発器１０４の下流側端部と接続され、一次熱交低圧側流路１０８ｂの下流側端部が低段側圧縮機１２１の吸入側に接続される。
【０１００】
膨張弁１０５ａは、蒸発器１０４の上流側端部と接続される。
【０１０１】
蒸発器１０４は、その下流側端部が一次冷媒間熱交換器１０８の一次熱交低圧側流路１０８ｂを介して低段側圧縮機１２１の吸入側に接続される。
【０１０２】
インジェクション路１７０は、高圧水熱交換器１５０の冷媒配管下流側端部とエコノマイザ熱交換器１０７との間の冷媒配管から分岐する冷媒配管である。インジェクション路１７０は、インジェクション膨張弁１７３を有している。エコノマイザ熱交換器１０７では、インジェクション路１７０を流れインジェクション膨張弁１７３により減圧された冷媒と、高圧水熱交換器１５０により放熱された冷媒との熱交換が行われる。すなわち、インジェクション路１７０を流れる冷媒は、インジェクション膨張弁１７３により減圧された後に、エコノマイザ熱交換器１０７により高圧側の冷媒と熱交換を行い、高段側圧縮機１２５の吸入側と合流することになる。
【０１０３】
このように、ヒートポンプ回路１１０では、インジェクション路１７０が採用されているため、ヒートポンプ回路１１０の成績係数を向上させることができている。そして、例えば、暖房負荷が小さい場合等、ヒートポンプ回路１１０の効率向上のための中間圧水熱交換器１４０における一次冷媒の冷却効果を十分に得られない場合であっても、このインジェクション路１７０を通過するインジェクション量を増大させることで、運転効率を向上させることができる。なお、ヒートポンプ回路１１０では、インジェクション路１７０は、中間圧水熱交換器１４０と高段側圧縮機１２５との間で合流しているため、低段側圧縮機１２１から吐出された高温の一次冷媒は、中間圧水熱交換器１４０に到達する前に冷却されることがなく、高温状態を維持したままで中間圧水熱交換器１４０に供給することができる。このため、中間圧水熱交換器１４０を通過する暖房用の水を十分高温にすることができる。
【０１０４】
一次バイパス１８０は、エコノマイザ熱交換器１０７の下流側端部と一次冷媒間熱交換器１０８の一次熱交高圧側流路１０８ａの上流側端部との間の冷媒配管と、膨張弁１０５ａと蒸発器１０４の上流側端部との間の冷媒配管とをバイパスしている。一次バイパス１８０には、一次バイパス膨張弁１０５ｂが設けられる。
【０１０５】
このように、一次バイパス１８０に一次バイパス膨張弁１０５ｂが設けられているため、制御部１１１は、一次冷媒間熱交換器１０８側を通過する一次冷媒の量を調節することができる。このため、低段側圧縮機１２１が吸入する一次冷媒が適当な過熱度を有するように調節することが可能になっている。具体的には、制御部１１１は、一次バイパス膨張弁１０５ｂの弁開度を下げた場合には、一次冷媒間熱交換器１０８を通過する一次冷媒の流量が増大し、低段側圧縮機１２１が吸入する一次冷媒の過熱度を上げることができ、これにより、低段側圧縮機１２１の吐出冷媒温度が目標温度となるために必要となる圧縮比を小さく抑えることができる。また、制御部１１１は、一次バイパス膨張弁１０５ｂの弁開度を上げた場合には、一次冷媒間熱交換器１０８を通過する一次冷媒の流量が減少し、低段側圧縮機１２１が吸入する一次冷媒の過熱度を下げることができ、これにより、低段側圧縮機１２１の吸入冷媒密度が著しく減少して循環量を確保できなくなってしまう事態を回避することができる。
【０１０６】
制御部１１１は、各種センサ（図示せず）等が検知する値に基づいて、低段側圧縮機１２１、高段側圧縮機１２５、インジェクション膨張弁１７３、膨張弁１０５ａ、一次バイパス膨張弁１０５ｂ、ファン１０４ｆ等を制御する。
【０１０７】
（温水循環回路）
温水循環回路１６０は、二次冷媒としての水が循環している。温水循環回路１６０は、ラジエータ１６１、温水ポンプ１６３、温水混合弁１６４、温水往き管１６５、温水戻り管１６６、中間圧側分岐路１６７、高圧側分岐路１６８、貯湯タンク１９１、温水分岐弁１９２、および、給湯側分岐路１９５を有している。
【０１０８】
ラジエータ１６１および貯湯タンク１９１へは、温水分岐弁１９２が中間圧水熱交換器１４０または高圧水熱交換器１５０により加熱された温水をそれぞれの熱負荷に応じて分流している。
【０１０９】
ラジエータ１６１は、暖房を行う対象となる空間に設置されており、内部を二次冷媒としての暖かい水が流れることにより、対象空間の空気を暖めて暖房を行う。ラジエータ１６１は、図示しないが、温水ポンプ１６３から送られてくる暖かい水を受け入れるための往き口と、ラジエータ１６１において放熱した後の水を中間圧水熱交換器１４０および高圧水熱交換器１５０に送り出すための戻り口と、を有している。温水戻り管１６６は、ラジエータ１６１の戻り口と接続されている。
【０１１０】
給湯側分岐路１９５において分岐された水は、貯湯タンク１９１内部の給湯用熱交換部１９１ａにおいて貯湯タンク１９１内部に貯められた給湯用の水と熱交換を行い、給湯用の水を加熱することにより放熱する。温水戻り管１６６は、貯湯タンク１９１の循環戻り口に接続されており、給湯用熱交換部１９１ａにおいて放熱した水は、温水戻り管１６６へ合流する。ここで、貯湯タンク１９１には、図示しないが、循環往き口、および、循環戻り口が設けられている。
【０１１１】
温水戻り管１６６では、ラジエータ１６１または貯湯タンク１９１における放熱を終えた水を、中間圧水熱交換器１４０側に送る中間圧側分岐路１６７と、高圧水熱交換器１５０側に送る高圧側分岐路１６８と、に分流させる。
【０１１２】
貯湯タンク１９１では、図示しない外部の市水を通じた後、給水管１９４を介して、常温の水が、貯湯タンク１９１の下端部近傍から貯湯タンク１９１内へと供給される。
【０１１３】
給湯管１９８は、貯湯タンク１９１の上端部近傍から貯湯タンク１９１内に溜められているお湯を、図示しない利用される場所まで導く。給湯管１９８は、貯湯タンク１９１から利用される場所に向かう流れに合流させる。給水管１９４は、貯湯タンク１９１側に向かう流れから給湯バイパス管１９９により分岐されている。給湯バイパス管１９９は、給湯管１９８に設けられた給湯混合弁１９３に接続されている。給湯混合弁１９３は、給湯管１９８を通じて貯湯タンク１９１から送られてくるお湯と、給湯バイパス管１９９を通じて市水から供給される常温の水と、の混合比率を調節できる。この給湯混合弁１９３における混合比率が調節されることにより、利用される場所に送られる水の温度が調節される。
【０１１４】
中間圧側分岐路１６７において分岐された水は、中間圧水熱交換器１４０において一次冷媒であるＣＯ２冷媒と熱交換を行い加熱され、温水混合弁１６４により温水往き管１６５へ合流する。ここで、中間圧水熱交換器１４０では、一次冷媒としてのＣＯ２冷媒と、暖房／給湯用二次冷媒としての水とは、互いに対向する方向に流れる。
【０１１５】
高圧側分岐路１６８において分岐された水は、高圧水熱交換器１５０において一次冷媒であるＣＯ２冷媒と熱交換を行い加熱され、温水混合弁１６４により温水往き管１６５へ合流する。ここで、高圧水熱交換器１５０では、一次冷媒としてのＣＯ２冷媒と、暖房／給湯用二次冷媒としての水とは、互いに対向する方向に流れる。
【０１１６】
なお、制御部１１１は、各種センサ等が検知する温度等に基づいて、ラジエータ１６１において要求される温度の二次冷媒を供給することができるように、温水混合弁１６４における分流比率および温水ポンプ１６３の流量を制御したり、温水分岐弁１９２における分流比率を制御したりする。
【０１１７】
＜特徴＞
第２実施形態に係る中間圧水熱交換器１４０および高圧水熱交換器１５０は、第１実施形態とは異なり、水が二次冷媒として循環する閉回路において利用されている。このため、二次冷媒として循環する水に防腐剤を混入することにより、特に水管２２ｂ，５２ｂの内面に防食処理を施さなくとも、水熱交換器２２，５２（特に水管２２ｂ，５２ｂ）の腐食を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明に係る水熱交換器は、熱交換効率の低下を防ぎ、かつ、その構成を単純にすることができ、冷媒と水とを熱交換させる水熱交換器等として有用である。
【符号の説明】
【０１１９】
２              冷凍装置
２０              冷媒回路
２１              圧縮機
２２，５２        水熱交換器
２２ａ，５２ａ    冷媒管
２２ｂ，５２ｂ    水管
２３              膨張弁（膨張機構）
２４              空気熱交換器（蒸発器）
４１Ａ，４１Ｂ，７１Ａ，７１Ｂ  多穴扁平管
４２，８２，９２  単穴扁平管（少穴扁平管）
４７              冷媒流路孔
４８              水流路孔
４９              ロウ材
５０              接着剤
５３              冷媒入口ヘッダ
５４              冷媒出口ヘッダ
５５              水入口ヘッダ
５６              水出口ヘッダ
８０，９０        平板
８０ａ，８０ｂ    両端の辺（２つの辺）
１０２            ヒートポンプ装置
１０４            蒸発器
１０５ａ          膨張弁（膨張機構）
１０５ｂ          一次バイパス膨張弁（膨張機構）
１１０            ヒートポンプ回路（冷媒回路）
１２１            低段側圧縮機（圧縮機）
１２５            高段側圧縮機（圧縮機）
１４０            中間圧水熱交換器（水熱交換器）
１５０            高圧水熱交換器（水熱交換器）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２０】
【特許文献１】特開２００４−２１８９４６号公報